KR20130031765A

KR20130031765A - Wireless power transmission system

Info

Publication number: KR20130031765A
Application number: KR1020120025310A
Authority: KR
Inventors: 김상준; 권의근
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2013-03-29
Also published as: JP2013070605A; KR101844288B1; JP6022278B2

Abstract

PURPOSE: A wireless power transmission system is provided to use a parallel pair which is electrically connected with a source resonator, thereby easily control the input power amount which is inputted to the source resonator. CONSTITUTION: An electricity charge unit(210) comprises a power supply device. The electricity charge unit controls the amount of the current supplied to a transmission unit. The transmission unit(230) comprises a source resonator. A control unit(220) charges the electricity to the source resonator and controls the electrical contact of the transmission unit with the electricity charge unit in order to transmit the charged electricity to a target resonator through a reciprocity resonance. The source resonator comprises a capacitor and an inductor. [Reference numerals] (210) Electricity charge unit; (220) Control unit; (230) Transmission unit; (240) Measurement unit; (250) Calculation unit

Description

Wireless Power Transmission System {WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEM}

기술분야는 전력을 무선으로 전송하는 장치 및 방법에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The art relates to an apparatus and method for wirelessly transmitting power.

유선 전력 공급의 불편 및 배터리(battery) 용량의 한계 등을 극복하기 위해 무선 전력 전송에 대한 연구가 진행되고 있다. In order to overcome the inconvenience of wired power supply and the limitation of battery capacity, research on wireless power transmission is being conducted.

일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 장치는 전원 공급 장치를 포함하는 전력 충전부, 소스 공진기를 포함하는 전송부 및 상기 소스 공진기에 전력을 충전하고 충전된 전력을 상호공진을 통하여 타겟 공진기로 전송하도록 상기 전력 충전부와 상기 전송부의 전기적 연결을 제어하는 제어부를 포함한다.In one aspect, a wireless power transmitter includes a power charger including a power supply, a transmitter including a source resonator, and a power source to charge the source resonator and transfer the charged power to a target resonator through mutual resonance. It includes a control unit for controlling the electrical connection of the charging unit and the transmission unit.

상기 소스 공진기는 적어도 하나의 캐패시터 및 인덕터를 포함하고, 상기 전력 충전부는 상기 적어도 하나의 캐패시터 및 인덕터에 전력을 충전할 수 있다.The source resonator may include at least one capacitor and an inductor, and the power charger may charge power to the at least one capacitor and the inductor.

상기 전력 충전부는 상기 전송부로 공급되는 전류의 량을 조절할 수 있다.The power charger may adjust the amount of current supplied to the transmitter.

상기 전력 충전부는 상기 전송부로 공급되는 전류를 조절할 수 있는 상기 전원 공급 장치와 직렬로 연결된 가변 저항을 포함할 수 있다.The power charger may include a variable resistor connected in series with the power supply device capable of adjusting the current supplied to the transmitter.

상기 전력 충전부는 상기 전송부로 공급되는 전류량을 조절할 수 있는 상기 전원 공급 장치와 병렬로 연결된 복수의 저항을 포함할 수 있다.The power charger may include a plurality of resistors connected in parallel with the power supply device capable of adjusting the amount of current supplied to the transmitter.

상기 제어부는 상기 전원 공급 장치로부터 전력이 충분히 공급되어 상기 소스 공진기가 정상상태(steady state)에 도달한 경우에, 상기 전력 충전부와 상기 전송부의 전기적 연결을 개방(open)할 수 있다.The controller may open the electrical connection of the power charging unit and the transmission unit when the power is sufficiently supplied from the power supply and the source resonator reaches a steady state.

일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 장치는 전원 공급 장치로부터 공급되는 전류를 통하여 소스 공진기에 전력을 충전하는 전력 충전부, 상기 소스 공진기에 충전된 전력을 상기 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여 상기 타겟 공진기에 전송하는 전송부 및 상기 전력 충전부와 상기 전송부의 전기적 연결을 제어하는 제어부를 포함한다.The wireless power transmitter of claim 1, wherein the wireless power transmitter includes a power charging unit configured to charge power to a source resonator through a current supplied from a power supply device, and the power charged in the source resonator to the target through mutual resonance between the source resonator and the target resonator. And a control unit for transmitting to the resonator and a control unit for controlling the electrical connection of the power charging unit and the transmission unit.

상기 소스 공진기는 적어도 하나의 캐패시터 및 인덕터를 포함하고, 상기 전력 충전부는 상기 전원 공급 장치로부터 공급되는 전류를 통하여, 상기 인덕터에 전력을 충전할 수 있다.The source resonator may include at least one capacitor and an inductor, and the power charger may charge power to the inductor through a current supplied from the power supply device.

상기 전력 충전부는 상기 전원 공급 장치로부터 공급되는 전류의 량을 조절하여 상기 인덕터에 충전되는 전력의 레벨을 양자화할 수 있다.The power charger may quantize the level of power charged in the inductor by adjusting the amount of current supplied from the power supply device.

상기 전력 충전부는 상기 전원 공급 장치와 직렬로 연결된 가변 저항을 이용하여, 상기 전원 공급 장치로부터 공급되는 전류의 량을 조절할 수 있다.The power charger may adjust the amount of current supplied from the power supply device by using a variable resistor connected in series with the power supply device.

상기 전송부는 상기 인덕터에 충전된 전력을 상호 공진하는 상기 타겟 공진기로 전송할 수 있다. The transmitter may transmit the power charged in the inductor to the target resonator which mutually resonates.

상기 제어부는 상기 소스 공진기에 충전된 전력량에 기초하여 상기 전력 충전부와 상기 전송부의 전기적 연결을 제어할 수 있다.The controller may control the electrical connection of the power charger and the transmitter based on the amount of power charged in the source resonator.

상기 제어부는 상기 소스 공진기에 전력을 충전하기 위해, 상기 전력 충전부와 상기 전송부를 전기적으로 연결하는 스위치를 온(on)하고, 상기 소스 공진기에 충전된 전력을 전송하기 위해, 상기 전력 충전부와 상기 전송부를 전기적으로 연결하는 스위치를 오프(off)할 수 있다.The control unit turns on the switch electrically connecting the power charger and the transmitter to charge the source resonator, and transmits the power charged to the source resonator to the power resonator. It is possible to turn off the switch that electrically connects the parts.

상기 제어부는 상기 소스 공진기에 충전된 전력을 상호 공진을 통하여 상기 타겟 공진기에 전송하는 동안에는, 상기 전원 공급 장치로부터 상기 소스 공진기로 상기 전류가 공급되지 않도록, 상기 전원 공급 장치와 상기 소스 공진기의 전기적 연결을 제어할 수 있다.The control unit electrically connects the power supply unit and the source resonator such that the current is not supplied from the power supply unit to the source resonator while transmitting power charged in the source resonator to the target resonator through mutual resonance. Can be controlled.

상기 제어부는 상기 전원 공급 장치와 병렬로 연결된 복수의 임피던스 및 상기 복수의 임피던스 각각과 직렬로 연결된 스위치를 이용하여, 상기 전원 공급 장치로부터 공급되는 전류의 량을 제어할 수 있다. The controller may control an amount of current supplied from the power supply device by using a plurality of impedances connected in parallel with the power supply device and a switch connected in series with each of the plurality of impedances.

상기 제어부는 상기 전원 공급 장치로부터 상기 전류가 충분히 공급되어 상기 소스 공진기가 정상상태(steady state)에 도달한 경우에, 상기 전력 충전부와 상기 전송부의 전기적 연결을 개방(open)할 수 있다. The controller may open the electrical connection of the power charger and the transmitter when the current is sufficiently supplied from the power supply and the source resonator reaches a steady state.

다른 일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 장치는 상기 소스 공진기의 캐패시터에 인가되는 전압과, 상기 소스 공진기의 인덕터에 인가되는 전류를 측정하는 측정부 및 상기 측정된 전압 및 상기 측정된 전류에 기초하여, 상기 소스 공진기에 저장된 에너지를 계산하는 계산부를 더 포함할 수 있다.In another aspect, a wireless power transmission apparatus based on a voltage applied to a capacitor of the source resonator, a current measuring the current applied to the inductor of the source resonator and the measured voltage and the measured current, The apparatus may further include a calculator configured to calculate energy stored in the source resonator.

다른 일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 장치는 상기 소스 공진기의 캐패시터에 인가되는 전압을 측정하는 측정부 및 상기 측정된 전압에 기초하여 상기 소스 공진기의 캐패시터에 인가되는 전압의 포락선(envelope)을 검출하는 검출부를 더 포함할 수 있다.In another aspect, the wireless power transmission apparatus is configured to measure a voltage applied to a capacitor of the source resonator and detect an envelope of a voltage applied to a capacitor of the source resonator based on the measured voltage. The detection unit may further include.

일 측면에 있어서, 무선 전력 수신 장치는 타겟 공진기를 포함하는 충전부, 부하를 포함하는 전력 출력부 및 상기 타겟 공진기에 소스 공진기와 상호공진을 통하여 전력을 충전하고 충전된 전력을 상기 부하로 전달하도록 상기 충전부와 상기 전력 출력부의 전기적 연결을 제어하는 제어부를 포함한다.In one aspect, the wireless power receiver includes a charging unit including a target resonator, a power output unit including a load, and the target resonator to charge power through mutual resonance with a source resonator and to transfer the charged power to the load. It includes a control unit for controlling the electrical connection of the charging unit and the power output unit.

상기 전력 출력부는 상기 타겟 공진기에 전기적으로 연결되면 상기 타겟 공진기의 공진 주파수를 변경하는 캐패시터를 포함할 수 있다.The power output unit may include a capacitor that changes a resonance frequency of the target resonator when the power output unit is electrically connected to the target resonator.

상기 부하는 배터리일 수 있다.The load may be a battery.

일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 시스템은 전원공급장치, 소스 공진기 및 상기 소스 공진기에 전력을 충전하고 충전된 전력을 전송하도록 상기 전원 공급 장치와 상기 소스 공진기의 전기적 연결을 제어하는 제1 제어부를 포함하는 무선 전력 전송 장치 및 부하, 상기 소스 공진기로부터 전송된 전력을 상호 공진을 통하여 수신하는 타겟 공진기 및 상기 수신한 전력을 상기 부하로 전달하도록 상기 타겟 공진기와 상기 부하의 전기적 연결을 제어하는 제2 제어부를 포함하는 무선 전력 수신 장치를 포함한다.In one aspect, a wireless power transfer system includes a power supply, a source resonator, and a first control unit for controlling electrical connection between the power supply and the source resonator to charge power and transmit charged power to the source resonator. A wireless power transmitter and a load, a target resonator receiving power transmitted from the source resonator through mutual resonance, and a second control unit controlling electrical connection between the target resonator and the load to transfer the received power to the load It includes a wireless power receiving apparatus comprising a.

상기 소스 공진기 및 상기 타겟 공진기는 적어도 하나의 캐패시터 및 인덕터를 포함할 수 있다.The source resonator and the target resonator may include at least one capacitor and an inductor.

일 측면에 있어서, 무선 전력 수신 장치는 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여 상기 소스 공진기에 충전된 전력으로부터 상기 타겟 공진기를 충전하는 충전부, 상기 타겟 공진기에 충전된 전력을 부하에 전달하는 전력 출력부 및 상기 충전부와 상기 전력 출력부의 전기적 연결을 제어하고, 상기 소스 공진기와 상기 타겟 공진기 간의 공진 주파수를 제어하는 제어부를 포함한다. In one aspect, the wireless power receiver is a charging unit for charging the target resonator from the power charged in the source resonator through mutual resonance between the source resonator and the target resonator, the power output for transferring the power charged to the target resonator to the load And a control unit for controlling an electrical connection between the charging unit and the power output unit and controlling a resonance frequency between the source resonator and the target resonator.

상기 타겟 공진기는 적어도 하나의 캐패시터 및 인덕터를 포함하고, 상기 충전부는 상기 상호 공진을 통하여, 상기 적어도 하나의 캐패시터 및 상기 인덕터를 충전할 수 있다. The target resonator may include at least one capacitor and an inductor, and the charging unit may charge the at least one capacitor and the inductor through the mutual resonance.

상기 전력 출력부는 상기 적어도 하나의 캐패시터 및 상기 인덕터에 충전된 전력을 상기 부하로 전달할 수 있다. The power output unit may transfer power charged in the at least one capacitor and the inductor to the load.

상기 제어부는 상기 타겟 공진기에 충전된 전력량에 기초하여 상기 충전부와 상기 전력 출력부의 전기적 연결을 제어할 수 있다.The controller may control the electrical connection of the charging unit and the power output unit based on the amount of power charged in the target resonator.

상기 제어부는 상기 타겟 공진기에 전력을 충전하는 동안, 상기 충전부와 상기 전력 출력부를 전기적으로 연결하는 스위치를 오프(off)하고, 상기 타겟 공진기에 충전된 전력을 상기 부하로 전달하기 위해, 상기 충전부와 상기 전력 출력부를 전기적으로 연결하는 스위치를 온(on)할 수 있다. The controller may be configured to turn off a switch electrically connecting the charging unit and the power output unit while charging power to the target resonator, and to transfer the power charged to the target resonator to the load. A switch for electrically connecting the power output unit may be turned on.

상기 제어부는 상기 소스 공진기와 상호 공진을 통하여 상기 타겟 공진기를 충전하는 동안에는, 상기 타겟 공진기로부터 상기 부하로 전력이 전달되지 않도록, 상기 타겟 공진기와 상기 부하의 전기적 연결을 제어할 수 있다.The controller may control an electrical connection between the target resonator and the load such that power is not transferred from the target resonator to the load while charging the target resonator through mutual resonance with the source resonator.

상기 제어부는 상기 타겟 공진기에 추가적으로 연결된 캐패시터를 이용하여 상기 타겟 공진기의 공진 주파수를 변경할 수 있다. The controller may change the resonance frequency of the target resonator by using a capacitor additionally connected to the target resonator.

다른 일 측면에 있어서, 무선 전력 수신 장치는 상기 타겟 공진기의 캐패시터에 인가되는 전압과, 상기 타겟 공진기의 인덕터에 인가되는 전류를 측정하는 측정부 및 상기 측정된 전압 및 상기 측정된 전류에 기초하여, 상기 타겟 공진기에 저장된 에너지를 계산하는 계산부를 더 포함할 수 있다. In another aspect, the apparatus for receiving wireless power is based on a voltage applied to a capacitor of the target resonator, a measurement unit measuring a current applied to an inductor of the target resonator, and the measured voltage and the measured current. The apparatus may further include a calculator configured to calculate energy stored in the target resonator.

다른 일 측면에 있어서, 무선 전력 수신 장치는 상기 타겟 공진기의 캐패시터에 인가되는 전압을 측정하는 측정부 및 상기 타겟 공진기의 캐패시터에 인가되는 전압의 포락선(envelope)을 검출하는 검출부를 더 포함할 수 있다. In another aspect, the wireless power receiver may further include a measuring unit measuring a voltage applied to a capacitor of the target resonator and a detector detecting an envelope of a voltage applied to the capacitor of the target resonator. .

일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 방법은 전원 공급 장치로부터 공급되는 전류를 통하여 소스 공진기에 전력을 충전하는 단계, 상기 전원 공급 장치와 상기 소스 공진기의 전기적 연결을 제어하는 단계 및 상기 충전된 전력을 상호 공진을 통하여 타겟 공진기에 전송하는 단계를 포함한다. In one aspect, a wireless power transfer method includes charging power to a source resonator through a current supplied from a power supply device, controlling an electrical connection between the power supply device and the source resonator, and sharing the charged power with each other. Transmitting to the target resonator via resonance.

상기 소스 공진기는 적어도 하나의 캐패시터 및 인덕터를 포함하고, 상기 충전하는 단계는 상기 전원 공급 장치로부터 공급되는 전류를 통하여, 상기 인덕터에 전력을 충전할 수 있다. The source resonator may include at least one capacitor and an inductor, and the charging may include charging power to the inductor through a current supplied from the power supply device.

상기 충전하는 단계는 상기 전원 공급 장치로부터 공급되는 전류의 량을 조절하여 상기 인덕터에 충전되는 전력의 레벨을 양자화할 수 있다. The charging may include quantizing the level of power charged in the inductor by adjusting the amount of current supplied from the power supply device.

상기 제어하는 단계는 상기 소스 공진기에 충전된 전력량에 기초하여 상기 전원 공급 장치와 상기 소스 공진기의 전기적 연결을 제어할 수 있다.The controlling may control the electrical connection between the power supply device and the source resonator based on the amount of power charged in the source resonator.

다른 일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 방법은 상기 소스 공진기의 캐패시터에 인가되는 전압의 포락선(envelope)을 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.In another aspect, the wireless power transfer method may further include detecting an envelope of a voltage applied to a capacitor of the source resonator.

일 측면에 있어서, 무선 전력 수신 방법은 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여 상기 소스 공진기에 충전된 전력으로부터 상기 타겟 공진기를 충전하는 단계, 상기 타겟 공진기와 부하의 전기적 연결을 제어하고, 상기 소스 공진기와 상기 타겟 공진기 간의 공진 주파수를 제어하는 단계 및 상기 타겟 공진기에 충전된 전력을 상기 부하에 전달하는 단계를 포함한다. In one aspect, a method of receiving wireless power includes charging the target resonator from power charged in the source resonator through mutual resonance between a source resonator and a target resonator, controlling an electrical connection between the target resonator and a load, Controlling a resonant frequency between a resonator and the target resonator, and transferring power charged in the target resonator to the load.

상기 타겟 공진기는 적어도 하나의 캐패시터 및 인덕터를 포함하고, 상기 충전하는 단계는 상기 상호 공진을 통하여, 상기 적어도 하나의 캐패시터 및 상기 인덕터를 충전할 수 있다.The target resonator may include at least one capacitor and an inductor, and the charging may include charging the at least one capacitor and the inductor through the mutual resonance.

상기 전달하는 단계는 상기 적어도 하나의 캐패시터 및 상기 인덕터에 충전된 전력을 상기 부하로 전달할 수 있다. The transferring may transfer power charged in the at least one capacitor and the inductor to the load.

상기 전기적 연결을 제어하는 단계는 상기 타겟 공진기에 충전된 전력량에 기초하여 상기 타겟 공진기와 상기 부하의 전기적 연결을 제어할 수 있다. The controlling of the electrical connection may control the electrical connection between the target resonator and the load based on the amount of power charged in the target resonator.

상기 공진 주파수를 제어하는 단계는 상기 타겟 공진기에 추가적으로 연결된 캐패시터를 이용하여 상기 타겟 공진기의 공진 주파수를 변경할 수 있다.The controlling of the resonance frequency may change the resonance frequency of the target resonator by using a capacitor additionally connected to the target resonator.

다른 일 측면에 있어서, 무선 전력 수신 방법은 상기 타겟 공진기의 캐패시터에 인가되는 전압의 포락선(envelope)을 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.In another aspect, the wireless power receiving method may further include detecting an envelope of a voltage applied to a capacitor of the target resonator.

무선 전력 전송 시스템에서 송신단과 수신단의 상호 공진을 통하여 전력을 무선으로 전송하는 과정에서, 아날로그 스위치가 연결되지 않음으로써, 전송 효율을 높일 수 있다. In the process of wirelessly transmitting power through mutual resonance of a transmitting end and a receiving end in a wireless power transmission system, an analog switch is not connected, thereby increasing transmission efficiency.

또한, 무선 전력 전송 장치에서, 소스 공진기의 인덕터에 전류를 인가하여, 전력을 충전하는 방식을 이용하므로, 인덕터의 인덕턴스를 증가시켜 충전 용량을 증가시킬 수 있고, 소스 공진기의 Q값을 높일 수 있다. In addition, in the wireless power transmitter, since a current is applied to the inductor of the source resonator to charge power, the inductance of the inductor can be increased to increase the charging capacity, and the Q value of the source resonator can be increased. .

또한, 낮은 입력 전압으로도, 입력 전류량을 증가시킴으로써, 충분한 입력 전력량을 확보할 수 있다. In addition, even with a low input voltage, by increasing the amount of input current, a sufficient amount of input power can be ensured.

또한, 무선 전력 전송 장치는 소스 공진기와 전기적으로 연결되는 병렬 페어(pair)를 이용함으로써, 소스 공진기에 입력되는 입력 전력량을 용이하게 조절할 수 있다. 또한, 입력 전력량의 조절을 통해 데이터를 전송할 수도 있다. In addition, the wireless power transmitter may easily adjust the amount of input power input to the source resonator by using a parallel pair electrically connected to the source resonator. In addition, data may be transmitted by adjusting the amount of input power.

무선 전력 수신 장치는 수신단의 공진 주파수를 변경하여, 송신단과 수신단의 상호 공진을 종료 시킴으로써, 수신 공진기 전체에 저장된 에너지를 부하에 전달할 수 있다. 또한, 수신단의 공진 주파수를 변경하는 수신 채득(capture) 포인트 제어에 큰 자유도를 획득할 수 있다. The wireless power receiver may transfer the energy stored in the entire receiving resonator to the load by changing the resonance frequency of the receiving end and terminating mutual resonance between the transmitting end and the receiving end. In addition, a large degree of freedom can be obtained for reception capture point control for changing the resonance frequency of the receiving end.

도 1은 전력 입력부와 전력 전송부, 수신부와 전력 출력부가 캐패시터 및 스위치에 의하여 물리적으로 분리된 근거리 무선 전력 전송 시스템의 등가회로를 나타낸 도면이다.
도 2A 및 도 2B는 일실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 블록도이다.
도 3A 및 도 3B는 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 블록도이다.
도 4는 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 등가회로를 나타낸 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 무선 전력 전송 장치에서 병렬 페어(pair)를 이용하는 경우의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 무선 전력 전송 장치에서 소스 공진기의 인덕터에인가되는 전류 및 전압을 나타낸 그래프이다.
도 7은 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진에 따른 에너지 전달을 나타낸 그래프이다.
도 8은 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 전압, 전류 및 포락선 검출의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 일실시예에 따른 무선 전력 전송 방법의 흐름도이다.
도 10은 일실시예에 따른 무선 전력 수신 방법의 흐름도이다.
도 11은 다른 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 등가회로를 나타낸다.
도 12는 다른 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 무선 전력의 전송 효율을 나타낸 그래프이다.1 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a short range wireless power transmission system in which a power input unit and a power transmitter, a receiver and a power output unit are physically separated by a capacitor and a switch.
2A and 2B are block diagrams of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment.
3A and 3B are block diagrams of an apparatus for receiving wireless power according to an embodiment.
4 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a wireless power transmission system according to an embodiment.
5 is a diagram illustrating an example of using a parallel pair in a wireless power transmission apparatus according to an embodiment.
6 is a graph illustrating a current and a voltage applied to an inductor of a source resonator in a wireless power transmission apparatus according to an embodiment.
7 is a graph illustrating energy transfer according to mutual resonance between a source resonator and a target resonator in a wireless power transmission system according to an embodiment.
8 is a diagram illustrating an example of voltage, current, and envelope detection in a wireless power transmission system according to an embodiment.
9 is a flowchart illustrating a wireless power transmission method according to an embodiment.
10 is a flowchart of a method of receiving wireless power according to an embodiment.
11 illustrates an equivalent circuit of a wireless power transmission system according to another embodiment.
12 is a graph illustrating a transmission efficiency of wireless power in a wireless power transmission system according to another embodiment.

이하, 일측에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

일 측면에 따른 무선 전력 전송 시스템은 무선 전력 전송을 필요로 하는 다양한 시스템에 응용될 수 있다. 핸드폰의 무선 충전 또는 wireless TV 등을 대표적인 예로 들 수 있다. 또한, 바이오 헬스 케어(bio health care) 분야에 응용이 가능하여, 인체에 삽입된 디바이스에 원격으로 전력을 전송하거나, 심박수 측정을 위한 붕대 타입의 디바이스에 무선으로 전력을 전송하는데 응용될 수 있다. The wireless power transfer system according to an aspect may be applied to various systems requiring wireless power transfer. A typical example is wireless charging of a mobile phone or wireless TV. In addition, it can be applied in the field of bio health care, it can be applied to remotely transmit power to a device inserted into the human body, or wirelessly transmit power to a bandage type device for heart rate measurement.

또한, 일 측면에 따른 무선 전력 전송 시스템은 전원 소스가 없는 정보 저장 장치의 원격 제어에 응용될 수 있다. 일 측면에 따른 무선 전력 전송 시스템은 정보 저장 장치에 원격으로 장치를 구동할 수 있는 전력을 공급함과 동시에, 무선으로 저장 장치에 저장된 정보를 불러오는 시스템에 응용될 수 있다. In addition, the wireless power transfer system according to an aspect may be applied to remote control of an information storage device without a power source. The wireless power transmission system according to an aspect may be applied to a system for supplying power to remotely drive a device to an information storage device and simultaneously reading information stored in the storage device.

도 1은 전력 입력부와 전력 전송부, 수신부와 전력 출력부가 캐패시터 및 스위치에 의하여 물리적으로 분리된 근거리 무선 전력 전송 시스템의 등가회로를 나타낸 도면이다. 1 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a short range wireless power transmission system in which a power input unit and a power transmitter, a receiver and a power output unit are physically separated by a capacitor and a switch.

도 1을 참조하면, 무선 전력 전송 시스템은 소스와 타겟으로 구성되는 소스-타겟 구조이다. 즉, 무선 전력 전송 시스템은 소스에 해당하는 무선 전력 전송 장치와 타겟에 해당하는 무선 전력 수신 장치를 포함한다. Referring to FIG. 1, a wireless power transmission system is a source-target structure consisting of a source and a target. That is, the wireless power transmission system includes a wireless power transmission device corresponding to a source and a wireless power receiving device corresponding to a target.

무선 전력 전송 장치는 전력 입력부(110), 전력 전송부(120) 및 스위치부(130)를 포함한다. 전력 입력부(110)는 전원 공급 장치를 이용하여 캐패시터에 에너지를 저장한다. 스위치부(130)는 캐패시터에 에너지가 저장되는 동안에는 전력 입력부(110)에 캐패시터를 연결하고, 캐패시터에 저장된 에너지를 방전하는 동안에는 전력 입력부(110)에 연결되었던 캐패시터를 전력 전송부(120)에 연결한다. 스위치부(130)는 캐패시터가 동시에 전력 입력부(110) 및 전력 전송부(120)에 연결되지 않도록 한다.The wireless power transmission apparatus includes a power input section 110, a power transmission section 120, and a switch section 130. The power input unit 110 stores energy in a capacitor using a power supply. The switch unit 130 connects the capacitor to the power input unit 110 while energy is stored in the capacitor, and connects the capacitor connected to the power input unit 110 to the power transmitter 120 while discharging the energy stored in the capacitor. do. The switch unit 130 prevents the capacitor from being connected to the power input unit 110 and the power transmitter 120 at the same time.

전력 전송부(120)는 전자기(electromagnetic) 에너지를 수신부(140)로 전달(transferring)한다. 보다 구체적으로 전력 전송부(120)의 송신 코일(L₁)은 수신부(130)의 수신 코일(L₂)과의 상호 공진을 통해 전력을 전달한다. 송신 코일(L₁)과 수신 코일(L₂) 간에 발생하는 상호 공진의 정도는 상호 인덕턴스 M에 의해 결정된다. The power transmitting unit 120 transfers electromagnetic energy to the receiving unit 140. More specifically, the transmission coil L ₁ of the power transmitter 120 transfers power through mutual resonance with the reception coil L ₂ of the receiver 130. The degree of mutual resonance occurring between the transmitting coil L ₁ and the receiving coil L ₂ is determined by the mutual inductance M.

전력 입력부(110)는 입력 전압(V_DC), 내부 저항(R_in) 및 캐패시터(C₁)로, 전력 전송부(120)는 전력 전송부(120)에 대응하는 물리적 성질을 반영하여, 기초 회로 소자(R₁, L₁, C₁)로, 스위치부(130)는 복수의 스위치들로 모델링 될 수 있다. 스위치로는 온/오프 기능을 수행할 수 있는 능동소자가 사용될 수 있다. R은 저항 성분, L은 인덕터 성분, C는 캐패시터 성분을 의미한다. 입력 전압(V_DC) 중 캐패시터(C₁)에 걸리는 전압은 V_in으로 표시될 수 있다. The power input unit 110 is an input voltage V _DC , an internal resistance R _in , and a capacitor C ₁ , and the power transmitter 120 reflects physical properties corresponding to the power transmitter 120. As the circuit elements R ₁ , L ₁ , and C ₁ , the switch unit 130 may be modeled as a plurality of switches. As the switch, an active element capable of performing an on / off function can be used. R denotes a resistance component, L denotes an inductor component, and C denotes a capacitor component. The voltage across the capacitor C ₁ of the input voltage V _DC may be represented by V _in .

무선 전력 수신 장치는 수신부(140), 전력 출력부(150) 및 스위치부(160)를 포함한다. 수신부(140)는 전력 전송부(120)로부터 전자기(electromagnetic) 에너지를 수신한다. 수신부(140)는 수신한 전자기 에너지를 연결된 캐패시터들에 저장한다. 스위치부(160)는 캐패시터에 에너지가 저장되는 동안에는 수신부(140)에 캐패시터를 연결하고, 캐패시터에 저장된 에너지를 부하에 전달하는 동안에는 수신부(140)에 연결되었던 캐패시터를 전력 출력부(150)에 연결한다. 스위치부(160)는 캐패시터가 동시에 수신부(140) 및 전력 출력부(150)에 연결되지 않도록 한다. The wireless power receiving apparatus includes a receiving unit 140, a power output unit 150, and a switch unit 160. The receiver 140 receives electromagnetic energy from the power transmitter 120. The receiver 140 stores the received electromagnetic energy in the connected capacitors. The switch unit 160 connects the capacitor to the receiver 140 while energy is stored in the capacitor, and connects the capacitor connected to the receiver 140 to the power output unit 150 while transferring the energy stored in the capacitor to the load. do. The switch unit 160 prevents the capacitor from being simultaneously connected to the receiver 140 and the power output unit 150.

보다 구체적으로 수신부(140)의 수신 코일(L₂)은 전력 전송부(120)의 송신 코일(L₁)과의 상호 공진을 통하여 전력을 수신할 수 있다. 수신된 전력을 통하여 수신 코일(L₂)과 연결된 캐패시터가 충전될 수 있다. 전력 출력부(150)는 캐패시터에 충전된 전력을 배터리로 전달한다. 전력 출력부(150)는 부하에 전력을 전달할 수 있다. 부하는 전력을 사용하는 장치로 전력을 소모하는 타겟 디바이스 일수도 있고 전력을 저장하는 장치, 예를 들면 배터리 일 수 있다.More specifically, the receiving coil L ₂ of the receiving unit 140 may receive power through mutual resonance with the transmitting coil L ₁ of the power transmitting unit 120. The capacitor connected to the receiving coil L ₂ can be charged through the received power. The power output unit 150 transfers the electric power charged in the capacitor to the battery. The power output unit 150 may transfer power to the load. The load may be a target device that consumes power as a device that uses power, or a device that stores power, such as a battery.

수신부(140)는 수신부(140)에 대응하는 물리적 성질을 기초 회로 소자(R₂, L_2,C₂)로, 전력 출력부(150)는 연결되는 캐패시터 (C₂) 및 배터리로, 스위치부(160)는 복수의 스위치들로 모델링 될 수 있다. 수신 코일(L₂)에서 수신되는 에너지 중, 캐패시터(C₂)에 걸리는 전압은 V_out으로 표시될 수 있다.The receiver 140 is a basic circuit element (R ₂ , L _2, C ₂ ) of the physical properties corresponding to the receiver 140, the power output unit 150 is a capacitor (C ₂ ) and a battery connected, the switch unit 160 may be modeled with a plurality of switches. Of the energy received at the receiving coil L ₂ , the voltage across the capacitor C ₂ may be represented by V _out .

위와 같이 전력 입력부(110)와 전력 전송부(120), 수신부(140)와 전력 출력부(150)를 물리적으로 분리하여 전력을 전송하는 이른바 RI(Resonator Isolation) 시스템은 임피던스 매칭을 사용한 기존의 방식에 비하여 여러 가지의 장점을 가진다. 첫째, DC 전원으로부터 소스 공진기에 직접 전력 공급이 가능하기 때문에, 전력 증폭기를 사용하지 않을 수 있다. 둘째, 수신단의 캐패시터에 충전된 전력에서 에너지를 채득(capture)하기 때문에, 정류기를 통한 정류작업이 필요 없다. 셋째, 임피던스 매칭을 할 필요가 없으므로 전송 효율이 송신단과 수신단 사이의 거리변화에 민감하지 않다. 또한, 복수의 송신단 및 복수의 수신단을 포함하는 무선 전력 전송 시스템으로의 확장이 용이하다.
As described above, a so-called Resonator Isolation (RI) system that physically separates the power input unit 110, the power transmitter 120, the receiver 140, and the power output unit 150 to transmit power is an existing method using impedance matching. It has several advantages over it. First, since power can be directly supplied from the DC power source to the source resonator, a power amplifier may not be used. Second, since energy is captured from the power charged in the capacitor of the receiver, the rectifying operation through the rectifier is not necessary. Third, the transmission efficiency is not sensitive to the change in distance between the transmitter and the receiver since there is no need for impedance matching. In addition, it is easy to expand to a wireless power transmission system including a plurality of transmitters and a plurality of receivers.

도 2A 및 도 2B는 일실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 블록도이다.2A and 2B are block diagrams of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment.

도 2A를 참조하면, 무선 전력 전송 장치는 전력 충전부(210), 제어부(220), 전송부(230), 측정부(240) 및 계산부(250)를 포함한다.Referring to FIG. 2A, the wireless power transmitter includes a power charger 210, a controller 220, a transmitter 230, a measurer 240, and a calculator 250.

전력 충전부(210)는 전원 공급 장치로부터 공급되는 전류를 통하여 소스 공진기에 전력을 충전할 수 있다. 전원 공급 장치는 전력 충전부(210)에 포함될 수도 있고, 전력 충전부(210)의 외부에 위치할 수도 있다. 전력 충전부(210)는 DC 전원 공급 장치 또는 AC 전원 공급 장치로부터 공급되는 전력을 통하여 소스 공진기에 전력을 충전할 수 있다. 전력 충전부(210)는 DC 전원 공급 장치를 이용하여 소스 공진기에 전력을 충전하는 것이 용이하다. 그러나, 전력 충전부(210)는 AC 전원 공급 장치를 이용하는 경우에도, AC-DC 컨버터를 이용하여 DC로 전원을 치환하거나, 스위치를 추가하여 스위치의 적절한 타이밍 조절을 통해 소스 공진기에 전력을 충전할 수 있다.The power charger 210 may charge power to the source resonator through a current supplied from the power supply device. The power supply device may be included in the power charger 210 or may be located outside the power charger 210. The power charger 210 may charge power to the source resonator through power supplied from a DC power supply device or an AC power supply device. The power charger 210 may easily charge power to the source resonator using a DC power supply. However, even when using the AC power supply, the power charger 210 may replace power with DC using an AC-DC converter, or add a switch to charge power to the source resonator through proper timing adjustment of the switch. have.

소스 공진기는 적어도 하나의 캐패시터 및 인덕터를 포함할 수 있다. 이때, 전력 충전부(210)는 전원 공급 장치로부터 공급되는 전류를 통하여, 상기 인덕터에 전력을 충전할 수 있다. 인덕터에 저장할 수 있는 에너지의 양은 인덕턴스에 의해 결정된다. 또한, 공진기의 Q값은 인덕턴스의 크기에 비례한다. 따라서, 인덕턴스가 커지면, 소스 공진기에 저장되는 에너지의 양도 커지고, 소스 공진기의 Q값도 커지게 된다. 무선 전력 전송 장치는 인덕터의 인덕턴스를 조절하여, 전송하려는 전력량을 조절할 수 있고, Q값도 조절할 수 있다. The source resonator may include at least one capacitor and an inductor. In this case, the power charger 210 may charge power to the inductor through a current supplied from a power supply device. The amount of energy that can be stored in an inductor is determined by the inductance. Also, the Q value of the resonator is proportional to the magnitude of the inductance. Therefore, as the inductance increases, the amount of energy stored in the source resonator also increases, and the Q value of the source resonator also increases. The wireless power transmitter may adjust the inductance of the inductor to adjust the amount of power to be transmitted, and may also adjust the Q value.

전력 충전부(210)는 전원 공급 장치로부터 공급되는 전류의 량을 조절하여 인덕터에 충전되는 전력의 레벨을 양자화할 수 있다. 인덕터에 충전되는 전력의 량은 인덕터에 공급되는 전류의 량에 따라 결정될 수 있다. 전력 충전부(210)는 일정한 시간에 공급되는 전류의 량을 조절함으로써, 인덕터에 충전되는 전력의 레벨을 다양하게 할 수 있다. 양자화된 전력량은 데이터를 전송하는데 이용될 수도 있다.The power charger 210 may quantize the level of power charged in the inductor by adjusting the amount of current supplied from the power supply device. The amount of power charged in the inductor may be determined according to the amount of current supplied to the inductor. The power charger 210 may vary the level of power charged in the inductor by adjusting the amount of current supplied at a predetermined time. The quantized amount of power may be used to transmit data.

전력 충전부(210)는 전원 공급 장치와 직렬로 연결된 가변 저항을 이용하여, 전원 공급 장치로부터 공급되는 전류의 량을 조절할 수 있다. 가변 저항의 크기에 따라 인덕터에 공급되는 전류의 크기가 변화할 수 있다. 따라서, 전력 충전부(210)는 가변 저항을 이용하여 인덕터에 충전되는 전력의 레벨을 다양하게 할 수 있다. The power charger 210 may adjust the amount of current supplied from the power supply device by using a variable resistor connected in series with the power supply device. The amount of current supplied to the inductor may vary depending on the size of the variable resistor. Therefore, the power charger 210 may vary the level of power charged in the inductor using the variable resistor.

직렬로 연결된 가변 저항 대신에, 전력 충전부(210)는 전원 공급 장치와 병렬로 연결된 복수의 임피던스 및 상기 복수의 임피던스 각각과 직렬로 연결된 스위치를 이용하여, 상기 전원 공급 장치로부터 공급되는 전류의 량을 조절할 수 있다. 상기 스위치의 연결에 따라 전원 공급 장치와 소스 공진기 사이에 연결되는 임피던스가 결정될 수 있다. 임피던스에 따라 전원 공급 장치로부터 소스 공진기에 공급되는 전류의 량이 결정될 수 있다. Instead of the variable resistors connected in series, the power charging unit 210 uses a plurality of impedances connected in parallel with a power supply and a switch connected in series with each of the plurality of impedances to determine the amount of current supplied from the power supply. I can regulate it. According to the connection of the switch, the impedance connected between the power supply and the source resonator may be determined. The amount of current supplied from the power supply to the source resonator may be determined according to the impedance.

제어부(220)는 전력 충전부(210)와 전송부(230)의 전기적 연결을 제어할 수 있다. 제어부(220)는 스위치를 통하여 전력 충전부(210)와 전송부(230)의 전기적 연결을 온(on)/오프(off) 할 수 있다. 이때, 스위치에는 다양한 종류의 전자식, 기계식 스위치들이 사용될 수 있다. The controller 220 may control the electrical connection between the power charger 210 and the transmitter 230. The controller 220 may turn on / off an electrical connection between the power charger 210 and the transmitter 230 through a switch. In this case, various types of electronic and mechanical switches may be used for the switch.

제어부(220)는 소스 공진기에 충전된 전력량에 기초하여 전력 충전부(210)와 전송부(230)의 전기적 연결을 제어할 수 있다. 제어부(220)는 소스 공진기에 충전된 전력량이 피크 값을 가지는 경우에, 전력 충전부(210)와 전송부(230)의 전기적 연결을 오프(off)할 수 있다. 예를 들면, 전원 공급 장치로부터 소스 공진기의 인덕터에 전류가 인가되고, 충분한 시간이 흐르면, 인덕터는 정상 상태(steady state)에 도달할 수 있다. 이때, 제어부(220)는 전력 충전부(210)와 전송부(230)의 전기적 연결을 오프할 수 있다. 제어부(220)는 인덕터에 흐르는 전류의 값이 시간의 흐름에 따라 일정한 값을 갖는 경우, 인덕터가 정상 상태에 도달하였다고 판단할 수 있다. The controller 220 may control the electrical connection between the power charger 210 and the transmitter 230 based on the amount of power charged in the source resonator. When the amount of power charged to the source resonator has a peak value, the controller 220 may turn off the electrical connection between the power charger 210 and the transmitter 230. For example, when a current is applied from the power supply to the inductor of the source resonator, and sufficient time passes, the inductor may reach a steady state. In this case, the controller 220 may turn off the electrical connection between the power charger 210 and the transmitter 230. If the value of the current flowing through the inductor has a constant value as time passes, the controller 220 may determine that the inductor has reached a steady state.

측정부(240)는 소스 공진기의 캐패시터에 인가되는 전압과, 소스 공진기의 인덕터에 인가되는 전류를 측정할 수 있다. 계산부(250)는 측정된 전압 및 측정된 전류에 기초하여, 소스 공진기에 저장된 에너지를 계산할 수 있다. 제어부(220)는 계산된 에너지에 기초하여, 전력 충전부(210)와 전송부(230)의 전기적 연결을 제어할 수 있다.The measurement unit 240 may measure the voltage applied to the capacitor of the source resonator and the current applied to the inductor of the source resonator. The calculator 250 may calculate energy stored in the source resonator based on the measured voltage and the measured current. The controller 220 may control the electrical connection between the power charger 210 and the transmitter 230 based on the calculated energy.

제어부(220)는 소스 공진기에 전력을 충전하기 위해, 전력 충전부(210)와 전송부(230)를 전기적으로 연결하는 스위치를 온(on)하고, 소스 공진기에 충전된 전력을 전송하기 위해, 전력 충전부(210)와 전송부(230)를 전기적으로 연결하는 스위치를 오프(off)할 수 있다. 제어부(220)는 소스 공진기에 충전된 전력을 상호 공진을 통하여 타겟 공진기에 전송하는 동안에는, 전원 공급 장치로부터 소스 공진기로 전류가 공급되지 않도록, 전원 공급 장치와 소스 공진기의 전기적 연결을 개방(open)할 수 있다. 제어부(220)는 소스 공진기에 전력을 충전하는 경우에만, 전원 공급 장치와 소스 공진기 간에 연결된 스위치를 온(on) 하고, 소스 공진기에 소정의 값만큼 전력이 충전되면, 전원 공급 장치와 소스 공진기 간에 연결된 스위치를 오프할 수 있다. The controller 220 turns on the switch electrically connecting the power charger 210 and the transmitter 230 to charge power to the source resonator, and transmits the power charged to the source resonator. The switch that electrically connects the charger 210 and the transmitter 230 may be turned off. The controller 220 opens an electrical connection between the power supply and the source resonator so that current is not supplied from the power supply to the source resonator while transmitting power charged in the source resonator to the target resonator. can do. The controller 220 turns on a switch connected between the power supply and the source resonator only when charging power to the source resonator, and when the power is charged to the source resonator by a predetermined value, the controller 220 between the power supply and the source resonator. The connected switch can be turned off.

제어부(220)는 전원 공급 장치로부터 전류가 충분히 공급되어 소스 공진기가 정상상태(steady state)에 도달한 경우에, 전력 충전부(210)와 전송부(230)의 전기적 연결을 개방할 수 있다. 여기서, 전기적 연결의 개방은 스위치가 오프(off)되는 것을 의미할 수 있다. The controller 220 may open the electrical connection between the power charger 210 and the transmitter 230 when a sufficient current is supplied from the power supply and the source resonator reaches a steady state. Here, opening of the electrical connection may mean that the switch is off.

전송부(230)는 소스 공진기에 충전된 전력을 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여 타겟 공진기에 전송할 수 있다. 소스 공진기에 전력이 충전된 후, 전력 충전부(210)와 전송부(230)의 전기적 연결이 개방되면, 소스 공진기는 자체 특성(characteristic)에 의하여 공진을 시작할 수 있다. 소스 공진기에 저장된 에너지는 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여 타겟 공진기로 전달 될 수 있다. 상호 공진의 정도는 상호 인덕턴스 M에 의해 결정된다.The transmitter 230 may transmit power charged in the source resonator to the target resonator through mutual resonance between the source resonator and the target resonator. After power is charged to the source resonator, when the electrical connection between the power charger 210 and the transmitter 230 is opened, the source resonator may start resonance by its own characteristic. Energy stored in the source resonator may be transferred to the target resonator through mutual resonance between the source resonator and the target resonator. The degree of mutual resonance is determined by the mutual inductance M.

인덕터에 저장될 수 있는 에너지의 양은 인덕터의 용량, 즉 인덕턴스에 비례하고, 소스 공진기의 Q값도 인덕턴스에 비례한다. 따라서, 무선 전력 전송 장치는 인덕터에 전류를 인가하여 전력을 충전하는 방식을 이용함으로써, 소스 공진기에서 전송할 수 있는 전력량을 증가시킴과 동시에, 소스 공진기의 Q값을 크게 유지할 수 있다. 또한, 소스 공진기에 충전된 전력을 타겟 공진기로 방전하는 동안에는 전력 충전부(210)와 전송부(230) 간에 스위치가 연결되지 않음으로써, 스위치로 인한 전송 효율의 감소를 예방할 수 있다. The amount of energy that can be stored in the inductor is proportional to the inductor's capacity, or inductance, and the Q value of the source resonator is also proportional to the inductance. Accordingly, the wireless power transmitter may increase the amount of power that can be transmitted from the source resonator and maintain the Q value of the source resonator by using a method of charging current by applying a current to the inductor. In addition, since the switch is not connected between the power charger 210 and the transmitter 230 while discharging the power charged in the source resonator to the target resonator, it is possible to prevent a decrease in transmission efficiency due to the switch.

도 2B를 참조하면, 무선 전력 전송 장치는 도 2A의 계산부(250) 대신에 검출부(260)를 포함한다.Referring to FIG. 2B, the wireless power transmitter includes a detector 260 instead of the calculator 250 of FIG. 2A.

검출부(260)는 측정부(240)으로부터 측정된 전압을 기초로 하여 소스 공진기의 캐패시터에 인가되는 전압의 포락선(envelope)을 검출할 수 있다. 검출부(260)는 소스 공진기의 캐패시터에 인가되는 전압의 파형에서 공진주파수 성분을 제거함으로써, 포락선을 검출할 수 있다. 검출부(260)는 검출된 포락선을 이용하여 소스 공진기에 충전된 에너지 레벨을 추정할 수 있다. The detector 260 may detect an envelope of the voltage applied to the capacitor of the source resonator based on the voltage measured by the measurer 240. The detector 260 may detect the envelope by removing the resonance frequency component from the waveform of the voltage applied to the capacitor of the source resonator. The detector 260 may estimate the energy level charged in the source resonator using the detected envelope.

제어부(220)는 포락선의 크기가 소정 값 이하인 경우에, 전력 충전부(210)와 전송부(230)가 전기적으로 연결되거나, 연결되지 않도록 스위치를 온(on)/오프(off)할 수 있다.When the size of the envelope is less than or equal to a predetermined value, the controller 220 may turn the switch on or off so that the power charger 210 and the transmitter 230 are electrically connected or not connected.

도 3A 및 도 3B는 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 블록도이다.3A and 3B are block diagrams of an apparatus for receiving wireless power according to an embodiment.

도 3A를 참조하면, 무선 전력 수신 장치는 충전부(310), 제어부(320), 전력 출력부(330), 측정부(340) 및 계산부(350)를 포함한다.Referring to FIG. 3A, the wireless power receiver includes a charging unit 310, a controller 320, a power output unit 330, a measurement unit 340, and a calculation unit 350.

충전부(310)는 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여 소스 공진기에 저장된 에너지를 타겟 공진기에 충전할 수 있다. 타겟 공진기에 충전되는 전력은 소스 공진기에 충전된 전력으로부터 상호 공진을 통하여 전달되는 것이다. 타겟 공진기는 적어도 하나의 캐패시터 및 인덕터를 포함할 수 있다. 충전부(310)는 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여, 적어도 하나의 캐패시터 및 인덕터를 충전할 수 있다. 상호 공진은 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 인덕턴스의 영향을 받는다. 상호 인덕턴스의 값이 클수록 상호 공진이 잘 이루어질 수 있다.The charging unit 310 may charge energy stored in the source resonator to the target resonator through mutual resonance between the source resonator and the target resonator. The power charged in the target resonator is transmitted through mutual resonance from the power charged in the source resonator. The target resonator may include at least one capacitor and an inductor. The charger 310 may charge at least one capacitor and an inductor through mutual resonance between the source resonator and the target resonator. Mutual resonance is affected by mutual inductance between the source resonator and the target resonator. The higher the mutual inductance, the better the mutual resonance.

제어부(320)는 충전부(310)와 전력 출력부(330)의 전기적 연결을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(320)는 충전부(310)와 전력 출력부(330)의 전기적 연결을 온/오프 할 수 있다. 제어부(320)는 타겟 공진기에 충전된 전력량에 기초하여 충전부(310)와 전력 출력부(330)의 전기적 연결을 제어할 수 있다.The controller 320 may control the electrical connection between the charger 310 and the power output unit 330. That is, the controller 320 may turn on / off the electrical connection between the charging unit 310 and the power output unit 330. The controller 320 may control the electrical connection between the charger 310 and the power output unit 330 based on the amount of power charged in the target resonator.

제어부(320)는 소스 공진기와 타겟 공진기 간에 상호 공진을 통하여 타겟 공진기가 충전되는 동안에는, 타겟 공진기로부터 부하로 전력이 전달되지 않도록, 타겟 공진기와 부하의 전기적 연결을 개방(open)할 수 있다. 예를 들어, 제어부(320)는 타겟 공진기에 전력을 충전하는 동안, 충전부(310)와 전력 출력부(330)를 전기적으로 연결하는 스위치를 오프(off)하여, 타겟 공진기가 충전되는 동안 타겟 공진기와 부하를 물리적으로 분리할 수 있다. 이후, 타겟 공진기에 충전된 전력을 부하로 전달하기 위해, 충전부(310)와 전력 출력부(330)를 전기적으로 연결하는 스위치를 온(on) 할 수 있다.The controller 320 may open an electrical connection between the target resonator and the load so that power is not transferred from the target resonator to the load while the target resonator is charged through mutual resonance between the source resonator and the target resonator. For example, the controller 320 turns off a switch electrically connecting the charging unit 310 and the power output unit 330 while charging the target resonator, so that the target resonator is charged while the target resonator is being charged. And load can be physically separated. Thereafter, in order to transfer the power charged in the target resonator to the load, a switch electrically connecting the charging unit 310 and the power output unit 330 may be turned on.

또한, 제어부(320)는 타겟 공진기의 충전을 제어할 수 있다. 타겟 공진기의 공진 주파수는 타겟 공진기의 캐패시터 및 인덕터에 의해 결정될 수 있다. 제어부(320)는 타겟 공진기에 캐패시터를 추가적으로 연결하여 타겟 공진기의 공진 주파수를 변경할 수 있다. 타겟 공진기의 공진 주파수가 변경되면, 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진은 중단될 수 있다. 상호 공진이 중단됨에 따라, 충전부(310)는 타겟 공진기의 충전을 중단할 수 있다.In addition, the controller 320 may control the charging of the target resonator. The resonant frequency of the target resonator may be determined by the capacitor and the inductor of the target resonator. The controller 320 may additionally connect a capacitor to the target resonator to change the resonance frequency of the target resonator. When the resonance frequency of the target resonator is changed, mutual resonance between the source resonator and the target resonator may be stopped. As the mutual resonance is stopped, the charging unit 310 may stop charging the target resonator.

제어부(320)는 타겟 공진기에 충전된 전력량이 소정 값 이상이면, 타겟 공진기에 추가 캐패시터를 연결하여, 공진 주파수를 변경함으로써, 타겟 공진기의 충전을 종료시킬 수 있다. 예를 들면, 소정 값은 타겟 공진기에 저장될 수 있는 에너지의 피크 값일 수 있다. 또한, 소정 값은 부하의 충전 용량을 고려하여 결정될 수 있다. If the amount of power charged to the target resonator is greater than or equal to a predetermined value, the controller 320 may terminate charging of the target resonator by connecting an additional capacitor to the target resonator and changing the resonant frequency. For example, the predetermined value may be a peak value of energy that may be stored in the target resonator. In addition, the predetermined value may be determined in consideration of the charging capacity of the load.

전력 출력부(330)는 타겟 공진기에 충전된 전력을 부하에 전달할 수 있다. 부하는 전력을 사용하는 장치로 전력을 소모하는 타겟 디바이스 일 수도 있고 전력을 저장하는 장치, 예를 들면 배터리 일 수도 있다. 타겟 공진기에 충전된 전력이 소정 값 이상 이여서, 타겟 공진기와 부하가 전기적으로 연결되면, 타겟 공진기에 충전된 전력은 부하로 전달될 수 있다. 이때, 타겟 공진기는 부하와 함께 앞서 설명한 바와 같이 추가적으로 캐패시터와 연결될 수 있다. 따라서, 부하로 전력 전달을 시작함과 동시에 타겟 공진기의 공진 주파수가 변경되어, 타겟 공진기의 충전이 중단되고, 충전된 전력은 소스 공진기로 상호 공진을 통하여 재전송되지 않는다. 전력 출력부(330)는 부하의 충전 요건에 따라 타겟 공진기에 충전된 전력을 부하에 전달할 수 있다. 예를 들면, 부하의 충전 요건은 정격 전압, 정격 전류일 수 있다. The power output unit 330 may transfer the power charged in the target resonator to the load. The load may be a target device that consumes power as a device that uses power, or a device that stores power, such as a battery. Since the power charged in the target resonator is greater than or equal to a predetermined value, when the target resonator and the load are electrically connected, the power charged in the target resonator may be transferred to the load. In this case, the target resonator may be additionally connected to the capacitor as described above together with the load. Accordingly, the resonance frequency of the target resonator is changed at the same time as power transfer to the load is started, the charging of the target resonator is stopped, and the charged power is not retransmitted through mutual resonance to the source resonator. The power output unit 330 may transfer power charged to the target resonator to the load according to the charging requirements of the load. For example, the charging requirements of the load may be rated voltage, rated current.

측정부(340)는 타겟 공진기의 캐패시터에 인가되는 전압과, 타겟 공진기의 인덕터에 인가되는 전류를 측정할 수 있다. 계산부(350)는 측정된 전압 및 측정된 전류에 기초하여, 타겟 공진기에 저장된 에너지를 계산할 수 있다. 제어부(320)는 타겟 공진기에 저장된 에너지에 기초하여, 충전부(310)와 전력 출력부(330)의 전기적 연결을 제어할 수 있다. 예를 들면, 타겟 공진기에 저장된 에너지가 피크 값을 가지는 경우에, 제어부(320)는 충전부(310)와 전력 출력부(330)가 전기적으로 연결되도록 스위치를 온(on)할 수 있다. 또한, 타겟 공진기에 저장된 에너지가 소정 값 이하인 경우에, 제어부(320)는 충전부(310)와 전력 출력부(330)가 전기적으로 연결되지 않도록 스위치를 오프(off)할 수 있다.The measurement unit 340 may measure the voltage applied to the capacitor of the target resonator and the current applied to the inductor of the target resonator. The calculator 350 may calculate energy stored in the target resonator based on the measured voltage and the measured current. The controller 320 may control the electrical connection between the charging unit 310 and the power output unit 330 based on the energy stored in the target resonator. For example, when the energy stored in the target resonator has a peak value, the controller 320 may turn on the switch to electrically connect the charging unit 310 and the power output unit 330. In addition, when the energy stored in the target resonator is less than or equal to a predetermined value, the controller 320 may turn off the switch so that the charging unit 310 and the power output unit 330 are not electrically connected.

도 3B를 참조하면, 무선 전력 수신 장치는 도 3A의 계산부(350) 대신에 검출부(360)를 포함한다.Referring to FIG. 3B, the wireless power receiver includes a detector 360 instead of the calculator 350 of FIG. 3A.

검출부(360)는 측정부(340)으로부터 측정된 전압을 기초로 하여 타겟 공진기의 캐패시터에 인가되는 전압의 포락선(envelope)을 검출할 수 있다. 검출부(360)는 타겟 공진기의 캐패시터에 인가되는 전압의 파형에서 공진주파수 성분을 제거함으로써, 포락선을 검출할 수 있다. 검출부(360)는 검출된 포락선을 이용하여 타겟 공진기에 충전된 에너지 레벨을 추정할 수 있다. The detector 360 may detect an envelope of the voltage applied to the capacitor of the target resonator based on the voltage measured by the measurer 340. The detector 360 may detect the envelope by removing the resonance frequency component from the waveform of the voltage applied to the capacitor of the target resonator. The detector 360 may estimate the energy level charged in the target resonator using the detected envelope.

제어부(320)는 포락선이 피크 값을 가지는 경우에, 충전부(310)와 전력 출력부(330)가 전기적으로 연결되도록 스위치를 온(on)할 수 있다. 또한, 포락선의 크기가 소정 값 이하인 경우에, 제어부(320)는 충전부(310)와 전력 출력부(330)가 전기적으로 연결되지 않도록 스위치를 오프(off)할 수 있다.
When the envelope has a peak value, the controller 320 may turn on the switch so that the charging unit 310 and the power output unit 330 are electrically connected. In addition, when the size of the envelope is less than or equal to a predetermined value, the controller 320 may turn off the switch so that the charging unit 310 and the power output unit 330 are not electrically connected.

도 4는 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 등가회로를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 무선 전력 전송 장치는 전력 충전부(410), 제어부(420) 및 전송부(430)를 포함할 수 있다. 전력 충전부(410)는 전원 공급 장치(V_in)와 저항(R_in)으로 구성될 수 있다. 소스 공진기는 캐패시터(C₁)와 인덕터(L₁)로 구성될 수 있다. 전송부(430)는 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여 소스 공진기에 저장된 에너지를 전송할 수 있다. 제어부(420)는 전력 충전부(410)로부터 소스 공진기에 전력을 공급하기 위해 스위치를 온(on) 할 수 있다. 전원 공급 장치(V_in)로부터 캐패시터(C₁)에 전압이 인가되고, 인덕터(L₁)에 전류가 인가될 수 있다. 정상 상태에 도달하게 되면, 캐패시터(C₁)에 인가되는 전압은 0이되고, 인덕터(L₁)에 흐르는 전류 는 V_in/ R_in의 값을 가지게 된다. 정상 상태에서 인덕터(L₁)에는 인가되는 전류를 통하여 전력이 충전된다. 4 illustrates an equivalent circuit of a wireless power transmission system according to an embodiment. Referring to FIG. 4, the wireless power transmitter may include a power charger 410, a controller 420, and a transmitter 430. The power charger 410 may include a power supply device V _in and a resistor R _in . The source resonator may be composed of a capacitor C ₁ and an inductor L ₁ . The transmitter 430 may transmit energy stored in the source resonator through mutual resonance between the source resonator and the target resonator. The controller 420 may turn on the switch to supply power to the source resonator from the power charger 410. A voltage is applied to the capacitor C ₁ from the power supply V _in and a current can be applied to the inductor L ₁ . When the steady state is reached, the voltage applied to the capacitor C ₁ becomes 0, and the current flowing through the inductor L ₁ has a value of V _in / R _in . In the steady state, the inductor L ₁ is charged with power through an applied current.

제어부(420)는 정상 상태에서 소스 공진기에 충전된 전력이 소정 값에 도달하면, 스위치를 오프(off)하여 전력 충전부(410)와 전송부(430)를 분리할 수 있다. 소스 공진기는 캐패시터(C₁)와 인덕터(L₁)간에 공진을 시작하고 상호 인덕턴스 M(470)을 통하여, 소스 공진기에 저장된 에너지는 타겟 공진기로 전달될 수 있다. 이때, 소스 공진기의 공진 주파수(f₁)와 타겟 공진기의 공진 주파수(f₂)는 동일하다. When the power charged to the source resonator reaches a predetermined value in the normal state, the controller 420 may turn off the switch to separate the power charger 410 and the transmitter 430. The source resonator starts resonance between the capacitor C ₁ and the inductor L ₁ and through the mutual inductance M 470, energy stored in the source resonator may be transferred to the target resonator. At this time, the resonance frequency f ₁ of the source resonator and the resonance frequency f ₂ of the target resonator are the same.

무선 전력 수신 장치는 충전부(440), 제어부(450) 및 전력 출력부(460)를 포함할 수 있다. 타겟 공진기는 캐패시터(C₂)와 인덕터(L₂)로 구성될 수 있다. 소스 공진기와 타겟 공진기 간에 상호 공진을 할 때는 소스 공진기는 전원 공급 장치(V_in)와 분리되어 있고, 타겟 공진기는 부하(LOAD) 및 캐패시터(C_L)와 분리되어 있다. 타겟 공진기의 캐패시터(C₂)와 인덕터(L₂)는 상호 공진을 통하여 전력을 충전할 수 있다. The wireless power receiver may include a charger 440, a controller 450, and a power output unit 460. The target resonator may be composed of a capacitor C ₂ and an inductor L ₂ . When resonating between the source resonator and the target resonator, the source resonator is separated from the power supply (V _in ), and the target resonator is separated from the load (LOAD) and the capacitor (C _L ). The capacitor C ₂ and the inductor L ₂ of the target resonator can be charged with power through mutual resonance.

제어부(450)는 타겟 공진기에 전력을 충전하기 위해, 스위치를 오프(off)할 수 있다. 스위치가 오프인 동안, 타겟 공진기의 공진 주파수와 소스 공진기의 공진 주파수는 일치하여, 상호 공진이 발생할 수 있다. 제어부(450)는 타겟 공진기에 충전된 전력이 소정 값에 도달하면, 스위치를 온(on)할 수 있다. 스위치가 온 되면, 캐패시터(C_L)이 연결되어, 타겟 공진기의 공진 주파수가 다음과 같이 변경된다.The controller 450 may turn off the switch to charge the target resonator. While the switch is turned off, the resonance frequency of the target resonator and the resonance frequency of the source resonator coincide with each other, and mutual resonance may occur. When the power charged in the target resonator reaches a predetermined value, the controller 450 may turn on the switch. When the switch is turned on, the capacitor C _L is connected, and the resonance frequency of the target resonator is changed as follows.

따라서, 소스 공진기와 타겟 공진기 간에 상호 공진이 종료된다. 보다 구체적으로는 타겟 공진기의 Q를 고려하여, f₂'이 f₂보다 충분히 작다면, 상호 공진 채널이 소멸될 수 있다. 동시에, 전력 출력부(460)는 캐패시터(C₂)와 인덕터(L₂)에 충전된 전력을 부하(LOAD)에 전달할 수 있다. 전력 출력부(460)는 부하(LOAD)의 필요에 적합한 방식으로 전력을 전달할 수 있다. Thus, mutual resonance between the source resonator and the target resonator is terminated. More specifically, considering the Q of the target resonator, if f ₂ ′ is sufficiently smaller than f ₂ , the mutual resonant channel may disappear. At the same time, the power output unit 460 may transfer the power charged in the capacitor C ₂ and the inductor L ₂ to the load LOAD. The power output unit 460 may deliver power in a manner suitable for the needs of the load LOAD.

제어부(450)는 타겟 공진기에 충전된 전력이 소정 값 미만의 값을 갖게 되면, 스위치를 오프(off)할 수 있다. 충전부(440)는 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여 다시 타겟 공진기에 전력을 충전할 수 있다.
When the power charged in the target resonator has a value less than a predetermined value, the controller 450 may turn off the switch. The charging unit 440 may recharge the target resonator with power through mutual resonance between the source resonator and the target resonator.

도 5는 일실시예에 따른 무선 전력 전송 장치에서 병렬 페어(pair)를 이용하는 경우의 일 예를 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 전원 공급 장치(V_in)와 캐패시터(C₁)와 인덕터(L₁) 사이에 병렬 페어(pair)가 위치한다. 페어는 저항 및 스위치로 구성될 수 있다. 이러한 페어들이 병렬로 연결되는 구성을 병렬 페어라고 부를 수 있다. 5 is a diagram illustrating an example of using a parallel pair in a wireless power transmission apparatus according to an embodiment. Referring to FIG. 5, a parallel pair is positioned between the power supply device V _in , the capacitor C ₁ , and the inductor L ₁ . The pair may consist of a resistor and a switch. A configuration in which these pairs are connected in parallel may be referred to as a parallel pair.

페어 1은 저항(R_in,1)(511) 및 스위치(sw₁)(513)을 포함할 수 있다. 페어 2는 저항(R_in,2)(521) 및 스위치(sw₂)(523)을 포함할 수 있다. 페어 n은 저항(R_in,n)(531) 및 스위치(sw_n)(533)을 포함할 수 있다. 스위치들(513, 523, 533) 중, 온(on) 되는 스위치에 따라 전원 공급 장치(V_in)와 캐패시터(C₁)와 인덕터(L₁) 사이의 저항 값이 결정된다. 결정된 저항 값에 따라 인덕터(L₁)에 인가되는 전류의 량도 결정된다. 따라서, 스위치들(513, 523, 533)의 온/오프를 조절하여 인덕터(L₁)에 인가되는 전류의 량이 조절될 수 있다. Pair 1 may include a resistor (R _{in, 1} ) 511 and the switch (sw ₁ ) 513. Pair 2 may include a resistor (R _{in, 2} ) 521 and a switch (sw ₂ ) 523. Pair n may include a resistor R _{in, n} 531 and a switch sw _n 533. Among the switches 513, 523, and 533, a resistance value between the power supply V _in , the capacitor C ₁ , and the inductor L ₁ is determined according to the switch that is turned on. The amount of current applied to the inductor L ₁ is also determined according to the determined resistance value. Accordingly, the amount of current applied to the inductor L ₁ may be adjusted by adjusting the on / off of the switches 513, 523, 533.

각각의 스위치들의 독립적 동작에 의하여, 소스 공진기에 입력되는 입력 전류 량이 조절될 수 있다. 일반적으로 S⊆{1,…, n}에 있는 스위치들이 온(on) 되었을 때, 소스 공진기에 입력되는 전류량(i_s)은 다음과 같이 계산될 수 있다. By the independent operation of the respective switches, the amount of input current input to the source resonator can be adjusted. Generally S⊆ {1,… , When the switches are turned on (on) in the n}, the amount of current (i _s) to be inputted to the source resonator can be calculated as follows.

위와 같이, 병렬 페어를 이용함으로써, 무선 전력 전송 장치는 최대 2ⁿ의 경우로, 전류량을 조절할 수 있다. 다양한 레벨의 전류량은 에너지 전송뿐만 아니라 데이터 전송에도 이용될 수 있다. 또한, 각 페어의 스위치의 최대 허용 전류량이 충분하지 않은 경우, 무선 전력 전송 장치는 병렬 페어를 이용하여 입력 전류량을 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 스위치의 최대 허용 전류가 300mA이고, 소스 공진기에서 요구하는 최대 충전 전류량이 1.2A인 경우에, 무선 전력 전송 장치는 동일한 종류의 스위치 4개를 병렬 연결하여, 최대 충전 전류량만큼 입력 전류량을 증가시킬 수 있다.
As described above, by using the parallel pair, the wireless power transmitter can adjust the amount of current in the case of up to 2 ⁿ . Various levels of current can be used for data transmission as well as energy transmission. In addition, when the maximum allowable current amount of the switch of each pair is not sufficient, the wireless power transmitter may increase the input current amount by using a parallel pair. For example, if the maximum allowable current of the switch is 300 mA and the maximum charge current required by the source resonator is 1.2 A, the wireless power transmitter connects four switches of the same type in parallel, so that the maximum amount of input current is the maximum amount of charge current. Can be increased.

도 6은 일실시예에 따른 무선 전력 전송 장치에서 소스 공진기의 인덕터에인가되는 전류 및 전압을 나타낸 그래프이다. 도 6의 그래프는 소스 공진기에 전원 공급 장치가 연결되는 경우에, 인덕터에 인가되는 전류 및 전압을 나타낸다. 소스 공진기와 전원 공급 장치를 연결하는 스위치가 온(on)되는 시점이 시간축으로 0이다. 스위치가 온 되는 순간, 인덕터에 전원 공급 장치에서 공급하는 전압(V_in) 전체가 걸린다. 시간이 지남에 따라 인덕터에 인가되는 전압은 작아지고, 인덕터에 인가되는 전류는 커진다. 인덕터가 정상 상태에 도달하는 경우, 인덕터에 흐르는 전류는 V_in/ R_in으로 일정한 값을 가질 수 있다. 인덕터에 저장된 에너지가 소정 값에 도달하면, 무선 전력 전송 장치는 스위치를 오프(off)하여, 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 유도할 수 있다.
6 is a graph illustrating a current and a voltage applied to an inductor of a source resonator in a wireless power transmission apparatus according to an embodiment. The graph of FIG. 6 shows the current and voltage applied to the inductor when the power supply is connected to the source resonator. The time point at which the switch connecting the source resonator and the power supply is turned on is zero on the time axis. As soon as the switch is turned on, the inductor receives the entire voltage (V _in ) supplied by the power supply. Over time, the voltage applied to the inductor decreases, and the current applied to the inductor increases. When the inductor reaches a steady state, the current flowing through the inductor may have a constant value of V _in / R _in . When the energy stored in the inductor reaches a predetermined value, the wireless power transmitter may switch off to induce mutual resonance between the source resonator and the target resonator.

도 7은 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진에 따른 에너지 전달을 나타낸 그래프이다. 보다 구체적으로, 도 7은 무선 전력 수신 장치가 스위치 동작에 의해, 타겟 공진기에 저장된 에너지를 채득(capturing)하는 그래프이다. Input은 소스 공진기에서 전송된 에너지를 나타내고, Output은 타겟 공진기에서 수신한 에너지를 나타낸다. 7 is a graph illustrating energy transfer according to mutual resonance between a source resonator and a target resonator in a wireless power transmission system according to an embodiment. More specifically, FIG. 7 is a graph in which the wireless power receiver captures energy stored in the target resonator by a switch operation. The input represents the energy transmitted from the source resonator, and the output represents the energy received from the target resonator.

무선 전력 전송 장치에서 전원 공급 장치와 소스 공진기를 연결하는 TX스위치가 온(on) 되는 동안(710), 소스 공진기에 전력이 충전된다. 소스 공진기의 인덕터에 전류가 인가되어 충전된다. TX 스위치가 오프(off) 되는 시점(740)에서 소스 공진기와 타겟 공진기 간에 상호 공진이 발생한다. 또한, 상호 공진이 발생하기 위해서는 TX 스위치가 오프(off) 되는 동안(720), 무선 전력 수신 장치에서 타겟 공진기와 부하를 연결하는 RX 스위치도 오프를 유지해야 한다. In the wireless power transmitter, while the TX switch connecting the power supply and the source resonator is turned on (710), power is charged to the source resonator. A current is applied to the inductor of the source resonator to charge it. Mutual resonance occurs between the source resonator and the target resonator at a time point 740 in which the TX switch is turned off. In addition, in order for mutual resonance to occur, while the TX switch is turned off (720), the RX switch connecting the target resonator and the load in the wireless power receiver must also be kept off.

RX 스위치가 온(on) 되는 시점(750)에 타겟 공진기에 추가적으로 캐패시터가 연결됨으로써, 공진 주파수가 변경된다. 따라서, 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진이 종료될 수 있다. RX 스위치가 온(on) 되는 동안(730), 타겟 공진기에 저장된 에너지는 다시 소스 공진기로 재전송되지 않고, 부하에 전달될 수 있다. 무선 전력 수신 장치는 타겟 공진기에 에너지가 최대로 저장되는 순간에 RX 스위치를 온(on) 하여, 타겟 공진기에 저장된 에너지를 채득(capture)할 수 있다. 무선 전력 수신 장치는 인덕터에 인가되는 전압의 포락선을 검출하고, 포락선이 가장 큰 시점에 RX 스위치를 온(on) 시킬 수도 있다.
A capacitor is additionally connected to the target resonator at a time 750 when the RX switch is on, thereby changing the resonant frequency. Therefore, mutual resonance between the source resonator and the target resonator may be terminated. While the RX switch is on (730), the energy stored in the target resonator may be transferred to the load without being retransmitted back to the source resonator. The wireless power receiver may capture the energy stored in the target resonator by turning on the RX switch when the energy is stored in the target resonator at the maximum. The wireless power receiver may detect the envelope of the voltage applied to the inductor and turn on the RX switch at the point when the envelope is the largest.

도 8은 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 전압, 전류 및 포락선 검출의 일 예를 나타낸 도면이다.8 is a diagram illustrating an example of voltage, current, and envelope detection in a wireless power transmission system according to an embodiment.

(a)를 참조하면, 무선 전력 전송 장치는 캐패시터(C₁)에 인가된 전압을 센싱(810)하고, 인덕터(L₁)에 인가된 전류를 센싱(820)하여, 소스 공진기에 저장된 에너지를 계산할 수 있다. 소스 공진기에 저장된 에너지는 다음과 같이 표현될 수 있다. Referring to (a), the wireless power transmitter senses the voltage applied to the capacitor C ₁ (810), senses the current applied to the inductor (L ₁ ) (820), the energy stored in the source resonator Can be calculated The energy stored in the source resonator may be expressed as follows.

무선 전력 전송 장치는 센싱된 전압 및 센싱된 전류로부터 소스 공진기에 실제 저장된 에너지를 계산할 수 있다. The wireless power transmitter may calculate the energy actually stored in the source resonator from the sensed voltage and the sensed current.

(b)를 참조하면, 무선 전력 전송 장치는 캐패시터(C₁)에 인가된 전압의 포락선을 검출(830)하여, 소스 공진기에 저장되는 에너지의 레벨을 추정할 수 있다. 무선 전력 전송 장치는 캐패시터(C₁)와 인가된 전압에서 공진 주파수 성분을 제거하고, 포락선을 검출함으로써, 소스 공진기에 저장되는 에너지의 레벨을 좀 더 용이하게 추정할 수 있다. 무선 전력 전송 장치는 포락선이 피크 값을 가지는 경우에, 전원 공급 장치와 소스 공진기를 연결하는 스위치를 오프(off)할 수 있다. Referring to (b), the wireless power transmitter detects 830 the envelope of the voltage applied to the capacitor C ₁ to estimate the level of energy stored in the source resonator. The wireless power transmitter can more easily estimate the level of energy stored in the source resonator by removing the resonant frequency component from the capacitor C ₁ and the applied voltage and detecting the envelope. The wireless power transmitter may turn off a switch connecting the power supply and the source resonator when the envelope has a peak value.

도시되지는 않았지만, 무선 전력 수신 장치에서도 타겟 공진기에 저장되는 에너지를 (a) 또는 (b)의 방법을 통하여 알 수 있다. 무선 전력 수신 장치는 타겟 공진기의 캐패시터에 충전된 전압, 인덕터에 충전된 전류를 센싱하고, 센싱된 전압 및 센싱된 전류에 기초하여 타겟 공진기에 저장된 에너지를 계산할 수 있다. 또한, 무선 전력 수신 장치는 타겟 공진기의 캐패시터에 충전되는 전압의 포락선을 검출하여, 타겟 공진기에 저장되는 에너지의 레벨을 추정할 수 있다. 또한, 무선 전력 수신 장치는 포락선이 피크 값을 가지는 경우에, 타겟 공진기와 부하를 연결하는 스위치를 온(on)할 수 있다.
Although not shown, the energy stored in the target resonator in the wireless power receiver may be known through the method of (a) or (b). The wireless power receiver may sense the voltage charged in the capacitor of the target resonator, the current charged in the inductor, and calculate energy stored in the target resonator based on the sensed voltage and the sensed current. In addition, the wireless power receiver may estimate the level of energy stored in the target resonator by detecting the envelope of the voltage charged in the capacitor of the target resonator. In addition, when the envelope has a peak value, the wireless power receiver may turn on a switch connecting the target resonator and the load.

도 9는 일실시예에 따른 무선 전력 전송 방법의 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a wireless power transmission method according to an embodiment.

910단계에서, 무선 전력 전송 장치는 전원 공급 장치로부터 공급되는 전류를 통하여 소스 공진기에 전력을 충전할 수 있다. 소스 공진기는 적어도 하나의 캐패시터 및 인덕터를 포함하고, 무선 전력 전송 장치는 전원 공급 장치로부터 공급되는 전류를 통하여, 인덕터에 전력을 충전할 수 있다. 무선 전력 전송 장치는 전원 공급 장치로부터 공급되는 전류의 량을 조절하여 인덕터에 충전되는 전력의 레벨을 양자화할 수 있다.In operation 910, the wireless power transmitter may charge power to the source resonator through a current supplied from the power supply device. The source resonator includes at least one capacitor and an inductor, and the wireless power transmitter may charge the inductor through a current supplied from the power supply. The wireless power transmitter may quantize the level of power charged in the inductor by adjusting the amount of current supplied from the power supply.

920단계에서, 무선 전력 전송 장치는 소스 공진기에 소정 값 이상의 전력량이 충전되었는지를 판단한다. 소정 값은, 소스 공진기에 충전될 수 있는 전력량의 피크 값을 의미할 수 있다. 또는 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 소정의 값일 수 있다. 무선 전력 전송 장치는 소스 공진기의 캐패시터에 인가되는 전압의 포락선(envelope)을 검출하여, 소스 공진기에 충전된 전력량을 추정할 수 있다. 무선 전력 전송 장치는 소스 공진기의 인덕터에 충전된 전력량이 소정 값이상 인지 여부를 판단할 수 있다. 930 단계에서, 무선 전력 전송 장치는 소스 공진기에 충전된 전력량이 소정 값 이상이면, 전원 공급 장치와 소스 공진기를 연결하는 스위치를 오프(off)하여 전기적 연결을 개방(open)할 수 있다. 소스 공진기에 충전된 전력량이 소정 값 미만이면, 소스 공진기가 계속해서 충전되도록, 스위치의 온(on)상태를 유지할 수 있다. In operation 920, the wireless power transmitter determines whether the source resonator is charged with a predetermined amount or more of power. The predetermined value may mean a peak value of the amount of power that can be charged in the source resonator. Or it may be a predetermined value required by the wireless power receiver. The wireless power transmitter may estimate an amount of power charged in the source resonator by detecting an envelope of a voltage applied to the capacitor of the source resonator. The wireless power transmitter may determine whether the amount of power charged in the inductor of the source resonator is greater than or equal to a predetermined value. In operation 930, when the amount of power charged in the source resonator is greater than or equal to a predetermined value, the wireless power transmitter may open an electrical connection by turning off a switch connecting the power supply device and the source resonator. If the amount of power charged to the source resonator is less than a predetermined value, the on state of the switch may be maintained so that the source resonator continues to be charged.

940단계에서, 무선 전력 전송 장치는 소스 공진기에 충전된 전력을 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여 타겟 공진기에 전송할 수 있다. 소스 공진기와 전원 공급 장치가 분리되면, 소스 공진기의 인덕터와 캐패시터는 공진을 수행할 수 있다. 소스 공진기와 타겟 공진기는 상호 인덕턴스에 따라 상호 공진을 수행할 수 있다. 이때, 소스 공진기의 공진 주파수와 타겟 공진기의 공진 주파수는 일치한다.
In operation 940, the wireless power transmitter may transmit power charged in the source resonator to the target resonator through mutual resonance between the source resonator and the target resonator. When the source resonator and the power supply are separated, the inductor and the capacitor of the source resonator may perform resonance. The source resonator and the target resonator may perform mutual resonance according to mutual inductance. At this time, the resonance frequency of the source resonator and the resonance frequency of the target resonator coincide.

도 10은 일실시예에 따른 무선 전력 수신 방법의 흐름도이다. 10 is a flowchart of a method of receiving wireless power according to an embodiment.

1010단계에서, 무선 전력 수신 장치는 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여 소스 공진기에 충전된 전력으로부터 타겟 공진기를 충전할 수 있다. 타겟 공진기는 적어도 하나의 캐패시터 및 인덕터를 포함하고, 무선 전력 수신 장치는 상호 공진을 통하여, 적어도 하나의 캐패시터 및 인덕터를 충전할 수 있다. 상호 공진을 통하여 전달되는 에너지는 캐패시터 및 인덕터를 충전시킬 수 있다. In operation 1010, the wireless power receiver may charge the target resonator from the power charged in the source resonator through mutual resonance between the source resonator and the target resonator. The target resonator may include at least one capacitor and an inductor, and the wireless power receiver may charge the at least one capacitor and the inductor through mutual resonance. The energy transferred through mutual resonance may charge the capacitor and the inductor.

1020단계에서, 무선 전력 수신 장치는 타겟 공진기에 소정 값 이상의 전력량이 충전되었는지를 판단한다. 타겟 공진기에 소정 값 미만의 전력량이 충전된 경우, 무선 전력 수신 장치는 계속하여 타겟 공진기를 충전한다. 소정 값은, 타겟 공진기에 충전될 수 있는 전력량의 피크 값을 의미할 수 있다. 무선 전력 수신 장치는 타겟 공진기의 캐패시터에 인가되는 전압의 포락선(envelope)을 검출하여, 타겟 공진기에 충전된 전력량을 추정할 수 있다. 1030단계에서, 무선 전력 수신 장치는 타겟 공진기에 충전된 전력 량이 소정 값 이상이면, 타겟 공진기와 부하를 연결하는 스위치를 온(on)하여 전기적 연결을 단락(close)할 수 있다. 타겟 공진기에 충전된 전력이 소정 값 미만이면 스위치를 오프(off) 상태로 유지할 수 있다.In operation 1020, the wireless power receiver determines whether the target resonator is charged with a predetermined amount of power or more. If the target resonator is charged with less than a predetermined amount of power, the wireless power receiver continues to charge the target resonator. The predetermined value may mean a peak value of the amount of power that can be charged in the target resonator. The wireless power receiver may estimate an amount of power charged in the target resonator by detecting an envelope of a voltage applied to the capacitor of the target resonator. In operation 1030, when the amount of power charged in the target resonator is greater than or equal to a predetermined value, the wireless power receiver may turn on a switch connecting the target resonator to the load to close the electrical connection. If the power charged in the target resonator is less than a predetermined value, the switch may be kept in an off state.

1040단계에서, 무선 전력 수신 장치는 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 공진 주파수를 제어할 수 있다. 무선 전력 수신 장치는 타겟 공진기에 추가적으로 연결된 캐패시터를 이용하여 타겟 공진기의 공진 주파수를 변경할 수 있다. In operation 1040, the wireless power receiver may control a resonance frequency between the source resonator and the target resonator. The wireless power receiver may change the resonance frequency of the target resonator by using a capacitor additionally connected to the target resonator.

1050단계에서, 무선 전력 수신 장치는 타겟 공진기에 충전된 전력을 부하에 전달할 수 있다. 무선 전력 수신 장치는 부하의 충전요건에 맞추어 전력을 전달할 수 있다. 예를 들면, 충전요건은 부하의 정격 전압, 정격 전류 또는 필요전력을 의미할 수 있다. 무선 전력 수신 장치는 적어도 하나의 캐패시터 및 인덕터에 충전된 전력을 부하로 전달할 수 있다. 무선 전력 수신 장치는 캐패시터 뿐만 아니라 인덕터에 충전된 전력을 부하에 전달함으로써, 타겟 공진기에 저장된 에너지를 채득하는 포인트의 제어를 좀 더 용이하게 할 수 있다.
In operation 1050, the wireless power receiver may transfer power charged in the target resonator to the load. The wireless power receiver may transfer power according to the charging requirements of the load. For example, the charging requirement may refer to a rated voltage, rated current or required power of the load. The wireless power receiver may transfer power charged in at least one capacitor and an inductor to a load. The wireless power receiver may transfer the power charged in the inductor as well as the capacitor to the load, thereby making it easier to control the point of taking the energy stored in the target resonator.

도 11은 다른 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 등가회로를 나타낸다. 보다 구체적으로 도 4와 비교하여, 도 11의 무선 전력 전송 시스템은 릴레이 공진기(1130)가 소스 공진기(1110)와 타겟 공진기(1120) 사이에 추가되는 구조이다.11 illustrates an equivalent circuit of a wireless power transmission system according to another embodiment. More specifically, compared to FIG. 4, the wireless power transmission system of FIG. 11 has a structure in which a relay resonator 1130 is added between the source resonator 1110 and the target resonator 1120.

도 11을 참조하면, 릴레이 공진기(1130)는 소스 공진기(1110)와 타겟 공진기(1120) 사이에 위치하여 소스 공진기(1110)에서 타겟 공진기(1120)로 전송되는 무선 전력의 전송 효율을 증가시킬 수 있다.Referring to FIG. 11, the relay resonator 1130 may be positioned between the source resonator 1110 and the target resonator 1120 to increase transmission efficiency of wireless power transmitted from the source resonator 1110 to the target resonator 1120. have.

릴레이 공진기(1130)는 수동형 공진기(passive resonator)로 구성되며, 수동형이라 함은 무선 전력의 전송 효율을 높이기 위해, 릴레이 공진기(1130) 자체적으로 별도의 동작을 수행하지 않음을 의미한다. 즉, 별도의 동작 전원 없이 소스 공진기(1110)로부터 에너지를 전달 받고, 전달 받은 에너지를 타겟 공진기(1120)로 전달하는 역할을 수행함을 의미한다. 릴레이 공진기(1130)는 소스 공진기(1110) 및 타겟 공진기(1120)와 동일한 공진 주파수에서 동작한다. 예를 들면, 릴레이 공진기(1130)는 캐패시터 C₃ 및 인덕터 L₃로 구성될 수 있다.The relay resonator 1130 is configured as a passive resonator, and the passive type means that the relay resonator 1130 does not perform a separate operation by itself in order to increase the transmission efficiency of wireless power. That is, it means that the energy is received from the source resonator 1110 without a separate operating power, and the energy is transmitted to the target resonator 1120. The relay resonator 1130 operates at the same resonant frequency as the source resonator 1110 and the target resonator 1120. For example, the relay resonator 1130 may be composed of a capacitor C ₃ and an inductor L ₃ .

소스 공진기(1110)와 타겟 공진기(1120) 사이의 거리는 d, 소스 공진기(1110)와 릴레이 공진기(1130) 사이의 거리는 d₁, 릴레이 공진기(1130)와 타겟 공진기(1120) 사이의 거리는 d₂이다. The distance between the source resonator 1110 and the target resonator 1120 is d, the distance between the source resonator 1110 and the relay resonator 1130 is d ₁ , and the distance between the relay resonator 1130 and the target resonator 1120 is d ₂ . .

릴레이 공진기(1130)는 소스 공진기(1110)와 타겟 공진기(1120) 사이 어느 위치에서나 릴레이 역할을 수행할 수 있지만, 소스 공진기(1110)와 타겟 공진기(1120)로부터 동일한 거리에 위치한 경우에 가장 효율적으로 릴레이 역할을 수행할 수 있다. 즉, d₁=d₂=d/2인 경우에, 릴레이 공진기(1130)는 소스 공진기(1110)로부터 전달 받은 전력을 효율적으로 타겟 공진기(1120)로 전달할 수 있다.
Although the relay resonator 1130 may serve as a relay at any position between the source resonator 1110 and the target resonator 1120, the relay resonator 1130 may be most efficiently located at the same distance from the source resonator 1110 and the target resonator 1120. Can act as a relay. That is, when d ₁ = d ₂ = d / 2, the relay resonator 1130 may efficiently transfer power received from the source resonator 1110 to the target resonator 1120.

무선 전력의 전송 효율은 두 공진기 간의 결합 계수에 비례한다. 그런데, 일반적으로 두 공진기 간의 결합 계수 (coupling coefficient, k)는 두 공진기 간의 거리의 세제곱에 반비례한다. 즉, k = α/d^3, (α 는 임의의 상수) The transmission efficiency of wireless power is proportional to the coupling coefficient between the two resonators. However, in general, the coupling coefficient (k) between two resonators is inversely proportional to the cube of the distance between the two resonators. That is, k = α / d ^ 3, where α is any constant

따라서, 도 11의 소스 공진기(1110), 타겟 공진기(1120) 및 릴레이 공진기(1130)의 거리 관계 d₁=d₂=d/2인 경우를 결합계수의 관계로 치환 하면, k₁₃ = k₂₃ = 8*k₁₂ 임을 알 수 있다. 이때, k₁₃ = k₂₃ 의 1,2,3은 각각 소스 공진기(1110), 타겟 공진기(1120) 및 릴레이 공진기(1130)를 나타낸다. 예를 들면, k₁₂는 소스 공진기(1110)와 타겟 공진기(1120) 간 결합계수를 나타낸다.Therefore, if the distance relationship d ₁ = d ₂ = d / 2 of the source resonator 1110, the target resonator 1120, and the relay resonator 1130 of FIG. 11 is replaced by the relationship of the coupling coefficient, k ₁₃ = k _23. It can be seen that = 8 * k ₁₂ . In this case, 1,2 and 3 of k ₁₃ = k ₂₃ represent the source resonator 1110, the target resonator 1120, and the relay resonator 1130, respectively. For example, k ₁₂ represents a coupling coefficient between the source resonator 1110 and the target resonator 1120.

Coupled mode theory(CMT)를 사용하여, 근접 장에서의 세 공진기 모델링을 상기의 결합계수 관계 k₁₃ = k₂₃ = 8*k₁₂ 를 대입하여 계산하면, 다음 식과 같은 릴레이 게인(relaying gain)에 관한 식이 유도될 수 있다. CMT는 광학물리분야에서 사용되는 모델로서, 약한 상호 결합 (k is relatively small) 상태에서의 복수 공진기간의 에너지 전송을 해석하기 위한 근사적 모델이다.Using coupled mode theory (CMT), three resonator modelings in the near field can be calculated by substituting the coupling coefficient relationship k ₁₃ = k ₂₃ = 8 * k ₁₂ as described above. Equation can be derived. CMT is a model used in the field of optical physics, and is an approximation model for analyzing energy transmission of multiple resonance periods in k is relatively small state.

여기서, G_r은 릴레이 게인, Q는 공진기의 퀄리티 팩터(quality factor)이고, 세 공진기들은 동일한 Q를 가지는 것으로 가정한다.
Here, it is assumed that G _r is a relay gain, Q is a quality factor of the resonator, and the three resonators have the same Q.

도 12는 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 무선 전력의 전송 효율을 나타낸 그래프이다.12 is a graph illustrating a transmission efficiency of wireless power in a wireless power transmission system according to an embodiment.

보다 구체적으로, 도 12는 도 11의 구조에서, k₁₂를 변화시키는 경우에, 릴레이 공진기를 통해 소스 공진기로부터 타겟 공진기로 전송되는 무선 전력의 전송 효율을 나타내는 그래프이다. 예를 들면, k₁₂를 변화시킨다는 것은 소스 공진기와 타겟 공진기 사이의 거리를 증가시킨다는 것을 의미할 수 있다.More specifically, FIG. 12 is a graph showing the transmission efficiency of wireless power transmitted from the source resonator to the target resonator through the relay resonator in the case of changing k ₁₂ in the structure of FIG. 11. For example, changing k ₁₂ may mean increasing the distance between the source resonator and the target resonator.

도 12를 참조하면, 범례(legend)의 Numerical과 Analysis는 릴레이 공진기가 존재하는 경우에, CMT 모델을 사용하여 무선 전력의 전송 효율을 해석하는 방식을 나타낸다. 각각 수치해석적 방법 또는 이론을 통해 유도된 닫힌 해(closed form solution)들이 도시된 것이다. 여기서, 닫힌 해 각각은 결합계수가 변화되는 각각의 경우에 대응하는 전송 효율을 나타낸다. w/o relay는 릴레이 공진기가 없는 경우의 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 전송 효율을 나타낸다.Referring to FIG. 12, Numerical and Analysis of a legend indicates a method of analyzing transmission efficiency of wireless power using a CMT model when a relay resonator is present. Each shows closed form solutions derived through numerical methods or theories. Here, each closed solution represents a transmission efficiency corresponding to each case where the coupling coefficient is changed. The w / o relay represents the transmission efficiency between the source resonator and the target resonator in the absence of a relay resonator.

도 12를 참조하면, 소스 공진기와 타겟 공진기 사이의 결합 계수 k₁₂가 작을수록 릴레이 공진기에 의한 효과가 현저함을 알 수 있다. 다시 말하면, 소스 공진기와 타겟 공진기 사이의 물리적 거리가 멀어질 수록, 릴레이 공진기가 추가됨으로써, 전송 효율이 크게 향상될 수 있음을 의미한다. 릴레이 공진기는 소스 공진기 및 타겟 공진기와 동일한 공진 주파수를 가지고, 소스 공진기 및 타겟 공진기로부터 동일한 거리에 위치한다.Referring to FIG. 12, it can be seen that the smaller the coupling coefficient k ₁₂ between the source resonator and the target resonator, the more significant the effect of the relay resonator is. In other words, as the physical distance between the source resonator and the target resonator increases, the relay resonator is added, which means that the transmission efficiency can be greatly improved. The relay resonator has the same resonant frequency as the source resonator and the target resonator, and is located at the same distance from the source resonator and the target resonator.

상술한 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. The above-described methods may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software.

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.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

Claims

A power charging unit including a power supply device;
A transmitter including a source resonator; And
Control unit for controlling the electrical connection of the power charging unit and the transmitter to charge the source resonator and transmit the charged power to the target resonator through mutual resonance
And a wireless power transmission device.

The method of claim 1,
The source resonator includes at least one capacitor and an inductor
Wireless power transmission device.

The method of claim 1,
The power charging unit
The amount of current supplied to the transmission unit can be adjusted
Wireless power transmission device.

The method of claim 1,
The power charging unit
A variable resistor connected in series with the power supply device capable of adjusting the amount of current supplied to the transmission unit;
Wireless power transmission device.

The method of claim 1,
The control unit
Controlling the electrical connection of the power charger and the transmitter based on the amount of power charged in the source resonator;
Wireless power transmission device.

The method of claim 1,
The control unit
In order to charge the source resonator, a switch for electrically connecting the power charging unit and the transmission unit, and
In order to transmit the charged power to the source resonator, the switch for electrically connecting the power charging unit and the transmission unit (off)
Wireless power transmission device.

The method of claim 1,
The control unit
While the power charged in the source resonator is transmitted to the target resonator through mutual resonance, controlling the electrical connection between the power supply and the source resonator so that the current is not supplied from the power supply to the source resonator
Wireless power transmission device.

The method of claim 1,
The power charging unit
It includes a plurality of resistors connected in parallel with the power supply that can adjust the amount of current supplied to the transmission unit
Wireless power transmission device.

The method of claim 1,
The control unit
When the power supply is sufficiently supplied from the power supply and the source resonator reaches a steady state, the electrical connection of the power charging section and the transmission section is opened.
Wireless power transmission device.

The method of claim 1,
A measuring unit measuring a voltage applied to a capacitor of the source resonator and a current applied to an inductor of the source resonator; And
A calculator configured to calculate energy stored in the source resonator based on the measured voltage and the measured current
Wireless power transmission device further comprising.

The method of claim 1,
A measuring unit measuring a voltage applied to a capacitor of the source resonator; And
A detector for detecting an envelope of a voltage applied to a capacitor of the source resonator based on the measured voltage
Wireless power transmission device further comprising.

A charging unit including a target resonator;
A power output unit including a load; And
Control unit for controlling the electrical connection of the charging unit and the power output unit to charge the power to the target resonator through a mutual resonator with the source resonator and to transfer the charged power to the load
And the wireless power receiving device.

The method of claim 12,
The target resonator includes at least one capacitor and an inductor
Wireless power receiving device.

The method of claim 13,
The power output unit
Transferring power charged in the at least one capacitor and the inductor to the load
Wireless power receiving device.

The method of claim 12,
The control unit
Controlling electrical connection of the charging unit and the power output unit based on the amount of power charged in the target resonator;
Wireless power receiving device.

The method of claim 12,
The control unit
While charging the target resonator, the switch which electrically connects the charging unit and the power output unit is turned off.
In order to transfer the power charged in the target resonator to the load, to turn on the switch for electrically connecting the charging unit and the power output unit
Wireless power receiving device.

The method of claim 12,
The control unit
While charging the target resonator through mutual resonance with the source resonator, the electrical connection between the target resonator and the load is controlled so that electric power is not transmitted from the target resonator to the load.
Wireless power receiving device.

The method of claim 12,
The power output unit
And a capacitor configured to change a resonance frequency of the target resonator when the target resonator is electrically connected to the target resonator.
Wireless power receiving device.

The method of claim 12,
A measuring unit measuring a voltage applied to a capacitor of the target resonator and a current applied to an inductor of the target resonator; And
A calculator configured to calculate energy stored in the target resonator based on the measured voltage and the measured current
Wireless power receiving device further comprising.

The method of claim 12,
A measuring unit measuring a voltage applied to a capacitor of the target resonator; And
A detector for detecting an envelope of a voltage applied to a capacitor of the target resonator based on the measured voltage
Wireless power receiving device further comprising.

The method of claim 12,
The load is a wireless power receiver of the battery

A wireless power transmitter including a power supply, a source resonator, and a first controller configured to control an electrical connection between the power supply and the source resonator to charge power and transmit charged power to the source resonator; And
A wireless power receiver comprising a load, a target resonator for receiving power transmitted from the source resonator through mutual resonance, and a second controller for controlling an electrical connection between the target resonator and the load to transfer the received power to the load Device
Wireless power transmission system comprising a.

The method of claim 22,
And the source resonator and the target resonator comprise at least one capacitor and an inductor.

Charging power to the source resonator through a current supplied from the power supply;
Controlling electrical connection of the power supply and the source resonator; And
Transmitting the charged power to a target resonator through mutual resonance
Wireless power transmission method comprising a.

25. The method of claim 24,
The source resonator includes at least one capacitor and an inductor
Wireless power transmission method.

25. The method of claim 24,
The charging step
Adjusting the amount of current supplied to the source resonator
Wireless power transmission method.

25. The method of claim 24,
The controlling step
Controlling an electrical connection between the power supply device and the source resonator based on the amount of power charged in the source resonator;
Wireless power transmission method.

25. The method of claim 24,
Detecting an envelope of a voltage applied to a capacitor of the source resonator
Wireless power transmission method further comprising.

Charging the target resonator from power charged in the source resonator through mutual resonance between a source resonator and a target resonator; And
Delivering power charged to the target resonator to a load
Wireless power receiving method comprising a.

30. The method of claim 29,
The target resonator includes at least one capacitor and an inductor
Wireless power receiving method.

31. The method of claim 30,
The delivering step
Transferring power charged in the at least one capacitor and the inductor to the load
Wireless power receiving method.

30. The method of claim 29,
Controlling an electrical connection between the target resonator and the load based on the amount of power charged in the target resonator
Wireless power receiving method further comprising.

30. The method of claim 29,
Changing a resonance frequency of the target resonator by using a capacitor additionally connected to the target resonator
Wireless power receiving method further comprising.

30. The method of claim 29,
Detecting an envelope of a voltage applied to a capacitor of the target resonator
Wireless power receiving method further comprising.