KR20150055755A - 공명 전력 신호 및 유도 전력 신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치 및 이를 포함하는 하이브리드 무선 전력 전송 시스템 - Google Patents

공명 전력 신호 및 유도 전력 신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치 및 이를 포함하는 하이브리드 무선 전력 전송 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20150055755A
KR20150055755A KR1020130138107A KR20130138107A KR20150055755A KR 20150055755 A KR20150055755 A KR 20150055755A KR 1020130138107 A KR1020130138107 A KR 1020130138107A KR 20130138107 A KR20130138107 A KR 20130138107A KR 20150055755 A KR20150055755 A KR 20150055755A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
variable capacitor
power signal
capacitor block
transmission
power transmission
Prior art date
Application number
KR1020130138107A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102193642B1 (ko
Inventor
정춘길
황병욱
Original Assignee
주식회사 한림포스텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 한림포스텍 filed Critical 주식회사 한림포스텍
Priority to KR1020130138107A priority Critical patent/KR102193642B1/ko
Priority to PCT/KR2013/010409 priority patent/WO2015064815A1/ko
Priority to US15/033,449 priority patent/US10014725B2/en
Priority to CN201380080704.8A priority patent/CN105814772B/zh
Publication of KR20150055755A publication Critical patent/KR20150055755A/ko
Priority to US15/973,600 priority patent/US10778037B2/en
Priority to US16/994,934 priority patent/US11038378B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102193642B1 publication Critical patent/KR102193642B1/ko
Priority to US17/321,791 priority patent/US11362544B2/en
Priority to US17/806,426 priority patent/US11936202B2/en
Priority to US18/606,048 priority patent/US20240305139A1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/314—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
    • H01Q5/335—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors at the feed, e.g. for impedance matching
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/10—The network having a local or delimited stationary reach
    • H02J2310/20—The network being internal to a load
    • H02J2310/22—The load being a portable electronic device

Landscapes

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

Abstract

본 발명은, 유도 방식 무선 전력 신호를 전송하기 위해 구성된 유도 전력 전송부, 상기 유도 전력 전송부는 전송 코일과, 상기 전송 코일에 연결된 제 1 가변 커패시터 블록를 포함하고, ; 자기 공명 방식 무선 전력 신호를 전송하기 위해 구성된 자기 공명 전력 전송부, 상기 자기 공명 전력 전송부는, 안테나와 상기 전송 안테나에 연결된 제 2 가변 커패시터 블록를 포함하고, ; 및 충전 위치에 유도 전력 수신 위치가 위치함과 더불어서 충전 거리에 자기 공명 수신 장치가 위치하는 경우, 상기 제 1 가변 커패시터 블록와 상기 제 2 가변 커패시터 블록를 조절하면서, 상기 유도 전력 신호 및 유도 전력 신호를 동시에 발진하도록 상기 유도 전력 전송부 및 상기 자기 공명 전력 전송부를 제어하는 전송 제어부를 포함하는, 공명 전력 신호 및 유도 전력 신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치에 관한 것이다.

Description

공명 전력 신호 및 유도 전력 신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치 및 이를 포함하는 하이브리드 무선 전력 전송 시스템{HYBRID WIRELESS POWER TRANSMISSION DEVICE WHICH ENABLES TO TRANSMIT RESONANCE POWER SIGNAL AND INDUCED POWER SIGNAL SIMULTANEOUSLY AND HYBRID WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은, 공명 전력 신호 및 유도 전력 신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치 및 이를 포함하는 하이브리드 무선 전력 전송 시스템에 관한 것이다.
무선 통신 기술의 발달로 언제 어디서나 누구나 원하는 모든 정보를 주고 받을 수 있는 유비쿼터스 정보 환경이 되고 있다. 하지만, 아직까지 통신 정보 기기들은 대부분 배터리에 의존하고 있고, 유선 전원 코드에 의한 전원을 공급받아 통신 정보 기기의 사용이 제한을 받고 있다.
따라서, 무선 정보 네트워크 환경은 단말기 전원에 대한 문제를 해결하지 않고서는 진정으로 자유로워질 수 없다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 무선으로 전력을 전달하기 위한 많은 방식이 개발되고 있는데, 전파(Microwave)를 이용한 전파 수신형 방식, 자기장을 이용한 자기 유도 방식 또는 자기장과 전기장의 에너지 전환에 의한 자기 공명 방식 등이 대표적이다.
여기서, 전파 수신형 방식은 안테나를 통해 전파를 공기 중으로 방사함으로써 먼 거리까지 전력 전송 가능한 장점이 있으나, 공기 중에서 소모되는 방사 손실(Radiation loss)이 매우 커서 전력 전송의 효율성에 한계가 있다.
또한, 자기 유도 방식은 송신기로 전송 코일을 사용하고, 수신기로 2차 코일을 사용하여 1차 및 2차 코일에 의한 자기 에너지 결합을 이용한 기술로 높은 전력 전송의 효율성을 갖는 장점이 있으나, 전력 전송을 위해서 1차 및 2차 코일이 수 ㎜ 정도의 짧은 거리에 인접해 있어야 하며, 1차 및 2차 코일의 정렬에 따라 전력 전송의 효율성이 급격하게 변하는 단점이 있다.
따라서, 최근에 자기 유도 방식과 유사하나 코일형의 인덕터(L)와 커패시터(C)에 의한 특정 공진 주파수에 에너지가 집중되게 하여 자기 에너지 형태로 전력을 송신하는 자기 공명 방식이 개발되고 있다. 이러한 자기 공명 방식은 비교적 큰 에너지를 수 미터까지 보낼 수 있다는 장점이 있으나, 높은 공진 특성(High quality factor)을 요구하고 있다. 즉, 자기 공명 방식은 임피던스 정합 여부, 공진 주파수 일치 여부에 따라 효율이 급격하게 변하는 단점이 있다.
특히, 자기 공명에 의한 충전과 유도에 의한 충전이 동시에 이루어지는 경우, 양자간의 자기 간섭현상으로 인하여 충전 효율이 좋지 않은 문제점이 있었다.
본 발명은, 유도 전력 수신 장치와 자기공명 수신 장치 각각에 대하여 유도 전력 신호와 공명 전력 신호를 동시에 전송하여 동시 충전이 이루어질 수 있는, 공명 전력 신호 및 유도 전력 신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치 및 이를 포함하는 하이브리드 무선 전력 전송 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예인, 공명 전력 신호 및 유도 전력 신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치는, 상기 유도 전력 신호를 전송하기 위해 구성된 유도 전력 전송부, 상기 유도 전력 전송부는 전송 코일과, 상기 전송 코일에 연결된 제 1 가변 커패시터 블록를 포함하고, ; 상기 공명 전력 신호를 전송하기 위해 구성된 자기 공명 전력 전송부, 상기 자기 공명 전력 전송부는, 안테나와 상기 전송 안테나에 연결된 제 2 가변 커패시터 블록를 포함하고; 및 충전 위치에 유도 전력 수신 장치가 위치함과 더불어서 충전 거리에 자기 공명 수신 장치가 위치하는 경우, 상기 제 1 가변 커패시터 블록와 상기 제 2 가변 커패시터 블록를 조절하면서, 상기 유도 전력 신호 및 상기 공명 전력 신호를 동시에 발진하도록 상기 유도 전력 전송부 및 상기 자기 공명 전력 전송부를 제어하는 전송 제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 제 1 가변 커패시터 블록와 상기 제 2 가변 커패시터 블록 각각은, 직병렬로 연결되는 복수의 커패시터; 및 상기 커패시터 사이에 배치되는 스위칭부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 하이브리드 무선 전력 전송 장치의 자기 공명 전송부는, 공명 수신 장치로부터의 공명 전력 상태 정보를 수신하기 위한 근거리 통신부를 더 포함하고, 상기 전송 제어부는, 상기 공명 전력 상태 정보와, 상기 전송 코일을 통해 수신되는 유도 전력 상태 정보에 기초하여, 상기 제 1 및 제 2 가변 커패시터 블록의 커패시턴스를 조절하여 임피던스 매칭을 시도할 수 있다.
여기서, 상기 전송 제어부는, 상기 제 1 및 제 2 가변 커패시터 블록의 커패시턴스를 랜덤하게 조절하여 임피던스 매칭을 시도하는, 공명 전력 신호 및 유도 전력 신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치.
여기서, 상기 전송 제어부는, 상기 제 2 가변 커패시터 블록의 임피던스 매칭을 우선적으로 행하고 난 뒤, 제 1 가변 커패시터 블록의 임피던스 매칭을 시도할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예인 하이브리드 무선 전력 전송 시스템은, 상술한 하이브리드 무선 전력 전송 장치; 수신 코일과, 상기 수신 코일과 연결된 제 3 가변 커패시터 블록 및 상기 제 3 가변 커패시터 블록의 커패시턴스를 조절하는 유도 수신 제어부를 포함하는, 유도 전력 수신 장치; 및 수신 안테나와, 상기 수신 안테나와 연결된 제 4 가변 커패시터 블록 및 상기 제 4 가변 커패시터 블록의 커패시턴스를 조절하는 공명 수신 제어부를 포함하는 자기 공명 수신 장치; 를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 유도 수신 제어부는, 상기 제 3 가변 커패시터 블록의 커패시턴스를 미세 조절할 수 있다.
여기서, 상기 공명 수신 제어부는, 상기 제 4 가변 커패시터 블록의 커패시턴스를 미세 조절할 수 있다.
상술한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따르면, 하이브리드 무선 전력 전송 장치는 충전 위치에 있는 유도 전력 수신 장치와 충전 거리에 있는 자기 공명 수신 장치에 대하여 동시에 무선 전력 신호를 전송하여 충전이 동시에 이루게 할 수 있다.
또한, 전송 코일과 전송 안테나가 동시에 동작됨으로써 발생할 수 있는 간섭현상을 커패시턴스 변경에 의해 보정함으로써, 공명 충전 및 유도 충전의 전송 효율을 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 하이브리드 무선 전력 전송 장치에서의 공명 충전과 유도 충전이 동시에 이루어지는 경우를 설명하기 위한 도면.
도 2는, 본 발명의 일실시예인 하이브리드 무선 전력 전송 장치를 포함하는 무선 전력 전송시스템의 전자적인 구성을 설명하기 위한 블록 구성도.
도 3은, 본 발명의 일실시예인 하이브리드 무선 전력 전송 장치 중 유도 전력 전송부의 전자적인 구성을 설명하기 위한 블록 구성도.
도 4는, 본 발명의 일실시예인 하이브리드 무선 전력 전송 장치 중 자기 공명 전송부의 전자적인 구성을 설명하기 위한 블록 구성도.
도 5는, 도 2의 무선 전력 전송 시스템 중 유도 전력 수신 장치의 전자적인 구성을 설명하기 위한 블록 구성도.
도 6은, 도 2의 무선 전력 전송 시스템 중 공명 전력 수신 장치의 전자적인 구성을 설명하기 위한 블록 구성도.
도 7은, 본 발명의 일실시예인 하이브리드 무선 전력 전송 장치를 포함하는 무선 전력 전송시스템에 포함되는 제 1 내지 제 4의 가변 커패시터 블록의 회로도.
이하, 본 발명인 공명 전력 신호 및 유도 전력 신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치 및 이를 포함하는 하이브리드 무선 전력 전송 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 하이브리드 무선 전력 전송 장치(100)에서의 공명 충전과 유도 충전이 동시에 이루어지는 경우를 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예인 하이브리드 무선 전력 전송 장치(100)는 전체적으로 직각 패널 형상을 가지며, 그 주면에는 충전 위치(A)가 형성된다. 이 충전 위치(A)에 유도 전력 수신 장치(200)가 놓이게 되면 유도 전력 신호가 발신되어서, 유도 전력 수신 장치(200)가 충전된다. 또한, 자기 공명 수신 장치(300)가 충전 거리(B) 내에 위치하게 되면 공명 전력 신호가 발신되어서 자기 공명 수신 장치(300)가 충전된다.
그런데, 이와 같이 두 개의 상이한 무선 전력 수신 장치(200,300)를 충전하게 되는 경우, 전송 안테나(121)와 전송 코일(111)간에 자기 간섭 현상이 발생하게 되고, 이에 따라 양자의 충전이 잘 이루어지지 않게 된다.
이에 본 발명에서는, 자기 간섭을 보정할 수 있도록, 임피던스 매칭을 조절하게 된다. 이하에서는 이러한 임피던스 매칭 조절에 대하여 도 2 내지 도 7을 통해 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는, 본 발명의 일실시예인 하이브리드 무선 전력 전송 장치를 포함하는 무선 전력 전송시스템의 전자적인 구성을 설명하기 위한 블록 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예인 무선 전력 전송 시스템은 하이브리드 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200,300)를 포함할 수 있다.
하이브리드 무선 전력 전송 장치(100)는 유도 전력 신호를 출력하는 유도 전력 전송부(110)와, 공명 전력 신호를 전송할 수 있는 자기 공명 전송부(120), 그리고, 이들을 제어하는 전송 제어부(130)를 포함할 수 있다.
유도 전력 전송부(110)와 자기 공명 전송부(120) 각각은 임피던스 매칭을 위한 제 1 가변 커패시터 블록(113) 및 제 2 가변 커패시터 블록(123)을 포함할 수 있다.
전송 제어부(130)는 충전 위치에 유도 전력 수신 위치(200)가 위치함과 더불어서 충전 거리(B)에 자기 공명 수신 장치(300)가 위치하는 경우, 상기 제 1 가변 커패시터 블록(113)과 상기 제 2 가변 커패시터 블록(123)을 조절하면서, 상기 유도 전력 신호 및 공명 전력 신호를 동시에 발진하도록 상기 유도 전력 전송부(120) 및 상기 자기 공명 전송부(130)를 제어할 수 있다. 이 때, 전송 제어부(130)는, 상기 제 1 및 제 2 가변 커패시터 블록(113, 123)의 커패시턴스를 랜덤하게 조절하여 임피던스 매칭을 시도할 수도 있고, 임피던스 매칭이 보다 더 중요한 상기 제 2 가변 커패시터 블록(123)의 임피던스 매칭을 우선적으로 행하고 난 뒤, 제 1 가변 커패시터 블록(113)의 임피던스 매칭을 시도할 수도 있다.
무선 전력 수신 장치의 예로는 유도 전력 신호를 수신하는 유도 전력 수신 장치와, 공명 전력 신호를 수신하는 자기 공명 수신장치가 있다. 이들의 구성에 대해서는 후술하도록 한다.
도 3은, 본 발명의 일실시예인 하이브리드 무선 전력 전송 장치 중 유도 전력 전송부의 전자적인 구성을 설명하기 위한 블록 구성도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 유도 전력 전송부(110)는, 전송 코일(111)과, 제 1 가변 커패시터 블록(113)을 포함할 수 있다. 전송 코일(111)을 유도 전력 신호를 전송하기 위한 구성요소이며, 제 1 가변 커패시터 블록(113)은 전송 제어부(130)의 제어에 의하여 전송 코일(111)과 무선 전력 수신 장치의 수신 코일(210)과의 임피던스 매칭을 위하여 커패시턴스 값이 변경되는 구성요소이다. 여기서 제 1 가변 커패시터 블록(113)은 비교적 큰값으로 변경되고, 수신 코일(210)에 연결되는 제 3 커패시터 블록(220)은 비교적 적은 값으로 변경됨으로써, 임피던스 매칭이 보다 용이하게 이루어질 수 있다(도 5참조).
한편, 유도 전력 전송부(110)의 전송 코일(111)은 ASK 통신 방식으로, 유도 전력 수신 장치(200)로부터의 유도 전력 상태 정보를 수신할 수 있게 된다. 이러한 유도 전력 상태 정보는 전송 제어부에 알리게 되며, 이에 따라 전송 제어부(130)는 임피던스 매칭을 조절하여 전력 전송 효율을 극대화할 수 있게 된다.
도 4는, 본 발명의 일실시예인 하이브리드 무선 전력 전송 장치 중 자기 공명 전송부의 전자적인 구성을 설명하기 위한 블록 구성도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 자기 공명 전송부(120)는, 전송 안테나(121)과, 제 2 가변 커패시터 블록(123)과 자기 공명 수신 장치(300)로부터의 공명 전력 상태정보를 수신하기 위한 근거리 통신부(125)를 포함할 수 있다.
전송 안테나(121)는 공명 전력 신호를 전송하기 위한 구성요소이며, 제 2 가변 커패시터 블록(123)은 전송 제어부(130)의 제어에 의하여 전송 안테나(121)와 자기 공명 수신 장치(300)의 수신 안테나(310)와의 임피던스 매칭을 위하여 커패시턴스 값이 변경되는 구성요소이다. 여기서 제 2 가변 커패시터 블록(123)은 비교적 큰값으로 변경되고, 수신 안테나(310)에 연결되는 제 4 커패시터 블록(320)은 비교적 적은 값으로 변경됨으로써, 임피던스 매칭이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
또한 근거리 통신부(125)는, 자기 공명 수신 장치(300)의 근거리 통신모듈(350)을 통해 전송되는 공명 전력 상태 정보를 수신하여 이를 전송 제어부로 알린다. 이에 따라, 전송 제어부(130)는, 상기 공명 전력 상태 정보에 기초하여 임피던스 매칭을 조절하게 된다.
도 5는 도 2의 무선 전력 전송 시스템 중 유도 전력 수신 장치의 전자적인 구성을 설명하기 위한 블록 구성도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예와 관련된 유도 전력 수신 장치(200)는, 수신 코일(210), 제 3 가변 커패시터 블록(220), 정류부(230), 부하(240) 및 유도 수신 제어부(250)를 포함할 수 있다.
여기서, 도 3에서 설명된 부분과 중복되는 구성요소에 대하여는 그 설명을 생략하도록 한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 유도 수신 제어부(250)는, 부하(240)로부터의 충전 상태를 감지하여 유도 전력 상태 정보를 생성하고 수신 코일(210)을 통해 이를 ASK 통신 신호로 전송할 수 있다. 또한, 수신 코일(210)을 통해 수신되는 전송 장치(100)로부터의 상태 정보에 기초하여 제 3 가변 커패시터 블록(220)의 커패시턴스를 조절하게 된다. 이 때, 제 3 가변 커패시터 블록(220)의 커패시턴스는 미세 조절되게 된다.
이에 따라, 공명 전력신호와 유도 전력 신호가 동시에 발진되어서 임피던스 매칭이 비틀어지는 경우, 이에 따른 임피던스 매칭이 조절되므로, 전력 전송효율을 극대화할 수 있게 된다.
이와 같이 구성함으로써, 제 3 가변 커패시터 블록(220)에 의해 임피던스 매칭된수신 코일(210)을 통해 수신되는 전력 신호는 정류부(230)에서 직류 전원으로 정류되어서 부하로 공급되게 되고, 이에 따라 부하가 충전되게 된다.
도 6은, 도 2의 무선 전력 전송 시스템 중 공명 전력 수신 장치의 전자적인 구성을 설명하기 위한 블록 구성도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예와 관련된 자기 공명 수신 장치(300)는, 수신 안테나(310), 제 4 가변 커패시터 블록(320), 정류부(330), 부하(340), 근거리 통신 모듈(350) 및 공명 수신 제어부(360)를 포함할 수 있다.
여기서, 도 4에서 설명된 부분과 중복되는 구성요소에 대하여는 그 설명을 생략하도록 한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 공명 수신 제어부(360)는, 부하(340)로부터의 충전 상태를 감지하여 공명 전력 상태 정보를 생성하고 이를 근거리 통신 모듈(350)을 통해 하이브리드 전송 장치(100)로 전송하게 된다. 또한, 근거리 통신 모듈(350)을 통해 수신되는 전송 장치(100)로부터의 상태 정보에 기초하여 제 4 가변 커패시터 블록(320)의 커패시턴스를 조절하게 된다. 이 때, 제 4 가변 커패시터 블록(320)의 커패시턴스는 미세 조절되게 된다.
이에 따라, 공명 전력신호와 유도 전력 신호가 동시에 발진되어서 임피던스 매칭이 비틀어지는 경우, 이에 따른 임피던스 매칭이 조절되므로, 전력 전송효율을 극대화할 수 있게 된다.
이와 같이 구성함으로써, 제 4 가변 커패시터 블록(320)에 의해 임피던스 매칭된 수신 안테나(310)를 통해 수신되는 전력 신호는 정류부(330)에서 직류 전원으로 정류되어서 부하(340)로 공급되게 되고, 이에 따라 부하(340)가 충전되게 된다.
이하에서는, 가변 커패시터 블록의 회로구성에 대하여 도 7를 참조하여 설명하도록 한다. 도 7에서 설명하는 가변 커패스터 블록은 도 1 내지 6에서 설명한 제 1 내지 4 커패시터 블록에 모두 적용될 수 있는 예들이다.
도 7은, 본 발명의 일실시예인 하이브리드 무선 전력 전송 장치를 포함하는 무선 전력 전송시스템에 포함되는 제 1 내지 제 4의 가변 커패시터 블록의 회로도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예인 유도 전력 신호 및 공명 전력 신호를 송수신할 수 있는 무선 전력 전송 시스템의 가변 커패시터 블록은, 다수의 직병렬로 연결되는 커패시터(C1~C4)와, 커패시터 사이에 배치되는 스위치(S1,S2)로 구성될 수 있다. 이상과 같이 구성함으로써 보다 적은수의 커패시터로도 다양한 값의 커패시턴스를 조합할 수 있게 된다. 이에 따라 부품 점수가 적게 되어서, 제품의 경량화 및 박형화에 기여할 수 있게 된다.
상술한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따르면, 하이브리드 무선 전력 전송 장치는 충전 위치에 있는 유도 전력 수신 장치와 충전 거리에 있는 자기 공명 수신 장치에 대하여 동시에 무선 전력 신호를 전송하여 충전이 동시에 이루게 할 수 있다.
또한, 전송 코일과 전송 안테나가 동시에 동작됨으로써 발생할 수 있는 간섭현상을 커패시턴스 변경에 의해 보정함으로써, 공명 충전 및 유도 충전의 전송 효율을 극대화할 수 있다.
상기와 같이 설명된 공명 전력 신호 및 유도 전력 신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치 및 이를 포함하는 하이브리드 무선 전력 전송 시스템은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
A : 충전 위치
B : 충전 거리
100 : (하이브리드) 무선 전력 전송 장치
110 : 유도 전력 전송부
111 : 전송 코일
113 : 제 1 가변 커패시터 블록
120 : 자기 공명 전송부
121 : 전송 안테나
123 : 제 2 가변 커패시터 블록
125 : 근거리 통신부
200 : 유도 전력 수신 장치
210 : 수신 코일
220 : 제 3 가변 커패시터 블록
230 : 정류부
240 : 부하(배터리)
250 : 유도 수신 제어부
300 : 자기 공명 수신 장치
310 : 수신 안테나
320 : 제 4 가변 커패시터 블록
330 : 정류부
340 : 부하
350 : 근거리 통신 모듈
360 : 공명 수신 제어부

Claims (8)

  1. 공명 전력 신호 및 유도 전력 신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치로서,
    상기 유도 전력 신호를 전송하기 위해 구성된 유도 전력 전송부, 상기 유도 전력 전송부는 전송 코일과, 상기 전송 코일에 연결된 제 1 가변 커패시터 블록를 포함하고, ;
    상기 공명 전력 신호를 전송하기 위해 구성된 자기 공명 전력 전송부, 상기 자기 공명 전력 전송부는, 안테나와 상기 전송 안테나에 연결된 제 2 가변 커패시터 블록를 포함하고;
    충전 위치에 유도 전력 수신 장치가 위치함과 더불어서 충전 거리에 자기 공명 수신 장치가 위치하는 경우, 상기 제 1 가변 커패시터 블록와 상기 제 2 가변 커패시터 블록를 조절하면서, 상기 유도 전력 신호 및 상기 공명 전력 신호를 동시에 발진하도록 상기 유도 전력 전송부 및 상기 자기 공명 전력 전송부를 제어하는 전송 제어부를 포함하는, 공명 전력 신호 및 유도 전력 신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 가변 커패시터 블록와 상기 제 2 가변 커패시터 블록 각각은,
    직병렬로 연결되는 복수의 커패시터,
    상기 커패시터 사이에 배치되는 스위칭부를 포함하는, 공명 전력 신호 및 유도 전력 신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기 공명 전송부는, 공명 수신 장치로부터의 공명 전력 상태 정보를 수신하기 위한 근거리 통신부를 더 포함하고,
    상기 전송 제어부는,
    상기 공명 전력 상태 정보와, 상기 전송 코일을 통해 수신되는 유도 전력 상태 정보에 기초하여, 상기 제 1 및 제 2 가변 커패시터 블록의 커패시턴스를 조절하여 임피던스 매칭을 시도하는, 공명 전력 신호 및 유도 전력 신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전송 제어부는
    상기 제 1 및 제 2 가변 커패시터 블록의 커패시턴스를 랜덤하게 조절하여 임피던스 매칭을 시도하는, 공명 전력 신호 및 유도 전력 신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 전송 제어부는,
    상기 제 2 가변 커패시터 블록의 임피던스 매칭을 우선적으로 행하고 난 뒤, 제 1 가변 커패시터 블록의 임피던스 매칭을 시도하는, 공명 전력 신호 및 유도 전력 신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한항에 기재된 하이브리드 무선 전력 전송 장치;
    수신 코일과, 상기 수신 코일과 연결된 제 3 가변 커패시터 블록 및 상기 제 3 가변 커패시터 블록의 커패시턴스를 조절하는 유도 수신 제어부를 포함하는, 유도 전력 수신 장치;
    수신 안테나와, 상기 수신 안테나와 연결된 제 4 가변 커패시터 블록 및 상기 제 4 가변 커패시터 블록의 커패시턴스를 조절하는 공명 수신 제어부를 포함하는, 자기 공명 수신 장치를 포함하는, 하이브리드 무선 전력 전송 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유도 수신 제어부는, 상기 제 3 가변 커패시터 블록의 커패시턴스를 미세 조절하는, 하이브리드 무선 전력 전송 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서.
    상기 공명 수신 제어부는, 상기 제 4 가변 커패시터 블록의 커패시턴스를 미세 조절하는, 하이브리드 무선 전력 전송 시스템.
KR1020130138107A 2013-10-31 2013-11-14 공명 전력 신호 및 유도 전력 신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치 및 이를 포함하는 하이브리드 무선 전력 전송 시스템 KR102193642B1 (ko)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130138107A KR102193642B1 (ko) 2013-11-14 2013-11-14 공명 전력 신호 및 유도 전력 신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치 및 이를 포함하는 하이브리드 무선 전력 전송 시스템
PCT/KR2013/010409 WO2015064815A1 (ko) 2013-10-31 2013-11-15 하이브리드 무선 전력 전송 시스템 및 그 방법
US15/033,449 US10014725B2 (en) 2013-10-31 2013-11-15 Hybrid wireless power transmitting system and method therefor
CN201380080704.8A CN105814772B (zh) 2013-10-31 2013-11-15 混合式无线电力传输系统及其方法
US15/973,600 US10778037B2 (en) 2013-10-31 2018-05-08 Hybrid wireless power transmitting system and method therefor
US16/994,934 US11038378B2 (en) 2013-10-31 2020-08-17 Hybrid wireless power transmitting system and method therefor
US17/321,791 US11362544B2 (en) 2013-10-31 2021-05-17 Hybrid wireless power transmitting system and method therefor
US17/806,426 US11936202B2 (en) 2013-10-31 2022-06-10 Hybrid wireless power transmitting system and method therefor
US18/606,048 US20240305139A1 (en) 2013-10-31 2024-03-15 Hybrid wireless power transmitting system and method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130138107A KR102193642B1 (ko) 2013-11-14 2013-11-14 공명 전력 신호 및 유도 전력 신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치 및 이를 포함하는 하이브리드 무선 전력 전송 시스템

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200175347A Division KR20210004912A (ko) 2020-12-15 2020-12-15 공명 전력 신호 및 유도 전력 신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치 및 이를 포함하는 하이브리드 무선 전력 전송 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150055755A true KR20150055755A (ko) 2015-05-22
KR102193642B1 KR102193642B1 (ko) 2020-12-22

Family

ID=53391237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130138107A KR102193642B1 (ko) 2013-10-31 2013-11-14 공명 전력 신호 및 유도 전력 신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치 및 이를 포함하는 하이브리드 무선 전력 전송 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102193642B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017003144A1 (ko) * 2015-06-30 2017-01-05 전자부품연구원 다중 무선전력전송 지원 배열 안테나 및 이를 이용한 무선전력전송 장치
US10778037B2 (en) 2013-10-31 2020-09-15 Ge Hybrid Technologies, Llc Hybrid wireless power transmitting system and method therefor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110032260A (ko) * 2009-09-22 2011-03-30 전자부품연구원 공진 및 자기장 통신을 이용한 무선 충전 시스템
KR20110066827A (ko) * 2009-12-11 2011-06-17 한국전자통신연구원 휴대기기 및 그것의 배터리 충전 방법
JP2012196031A (ja) * 2011-03-16 2012-10-11 Hitachi Consumer Electronics Co Ltd 非接触電力伝送システム、受電装置、及び送電装置
KR20130047722A (ko) * 2013-04-19 2013-05-08 이상윤 스마트폰을 위한 차량용 무선충전 시스템
KR20130123349A (ko) * 2013-10-22 2013-11-12 엘지이노텍 주식회사 무선 전력 송신 장치 및 그의 무선 전력 송신 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110032260A (ko) * 2009-09-22 2011-03-30 전자부품연구원 공진 및 자기장 통신을 이용한 무선 충전 시스템
KR20110066827A (ko) * 2009-12-11 2011-06-17 한국전자통신연구원 휴대기기 및 그것의 배터리 충전 방법
JP2012196031A (ja) * 2011-03-16 2012-10-11 Hitachi Consumer Electronics Co Ltd 非接触電力伝送システム、受電装置、及び送電装置
KR20130047722A (ko) * 2013-04-19 2013-05-08 이상윤 스마트폰을 위한 차량용 무선충전 시스템
KR20130123349A (ko) * 2013-10-22 2013-11-12 엘지이노텍 주식회사 무선 전력 송신 장치 및 그의 무선 전력 송신 방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10778037B2 (en) 2013-10-31 2020-09-15 Ge Hybrid Technologies, Llc Hybrid wireless power transmitting system and method therefor
US11038378B2 (en) 2013-10-31 2021-06-15 Ge Hybrid Technologies, Llc Hybrid wireless power transmitting system and method therefor
US11362544B2 (en) 2013-10-31 2022-06-14 Ge Hybrid Technologies, Llc Hybrid wireless power transmitting system and method therefor
US11936202B2 (en) 2013-10-31 2024-03-19 Ge Hybrid Technologies, Llc Hybrid wireless power transmitting system and method therefor
WO2017003144A1 (ko) * 2015-06-30 2017-01-05 전자부품연구원 다중 무선전력전송 지원 배열 안테나 및 이를 이용한 무선전력전송 장치
KR20170003746A (ko) * 2015-06-30 2017-01-10 전자부품연구원 다중 무선전력전송 지원 배열 안테나 및 이를 이용한 무선전력전송 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR102193642B1 (ko) 2020-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9812893B2 (en) Wireless power receiver
US10027377B2 (en) Wireless power supply apparatus
CN105162261B (zh) 无线电力发送器及其电力传输方法
US9680336B2 (en) Wireless power repeater and method thereof
JP5698626B2 (ja) ワイヤレス受電装置、ワイヤレス給電装置およびワイヤレス給電システム
US9865391B2 (en) Wireless power repeater and method thereof
KR101515479B1 (ko) 멀티모드 무선전력 수신기기 및 그 무선전력 수신방법
US20130187598A1 (en) Apparatus and method for transmitting wireless power by using resonant coupling and system for the same
CN105814772A (zh) 混合式无线电力传输系统及其方法
EP3032701B1 (en) Wireless power transmission device
CN103051068B (zh) 无线电力中继器
KR102128017B1 (ko) 자기 공명 방식 무선 전력 신호 및 유도 방식 무선 전력신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치에서의 신호 처리 방법 및 이를 이용하는 하이브리드 무선 전력 전송 장치
US9912194B2 (en) Wireless power apparatus and operation method thereof
JP2011142763A (ja) 無線電力伝送装置
KR101659183B1 (ko) 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 시스템
KR20140076993A (ko) 무선 전력 장치
KR20140128469A (ko) 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 수신 장치, 및 무선 전력 전송 시스템
KR20170066791A (ko) 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법
KR20130106527A (ko) 듀얼 모드 무선전력전송 장치, 무선전력수신 장치 및 모바일 단말
KR101189298B1 (ko) 공진 코일 및 이를 포함하는 무선 전력 전송장치
KR102193642B1 (ko) 공명 전력 신호 및 유도 전력 신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치 및 이를 포함하는 하이브리드 무선 전력 전송 시스템
JP2012034524A (ja) 無線電力伝送装置
KR102297354B1 (ko) 유도 전력 신호 및 공명 전력 신호를 송수신할 수 있는 무선 전력 전송 시스템
KR102150521B1 (ko) 유도 전력 신호 및 공명 전력 신호를 송수신할 수 있는 무선 전력 전송 시스템
KR102376240B1 (ko) 유도 전력 신호 및 공명 전력 신호를 송수신할 수 있는 무선 전력 전송 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
A107 Divisional application of patent
GRNT Written decision to grant