KR20150133605A - 무선 전력 송신 장치 - Google Patents

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KR20150133605A
KR20150133605A KR1020140060604A KR20140060604A KR20150133605A KR 20150133605 A KR20150133605 A KR 20150133605A KR 1020140060604 A KR1020140060604 A KR 1020140060604A KR 20140060604 A KR20140060604 A KR 20140060604A KR 20150133605 A KR20150133605 A KR 20150133605A
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배수호
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 무선 전력 송신 장치에 관한 것으로, 다수개의 송신 코일들과, 송신 코일들을 교대로 동작시켜, 무선으로 전력을 송신하는 제어부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 무선 전력 송신 장치에서 송신 코일들이 교대로 구동함으로써, 무선 전력 송신 장치의 충전 영역이 확장될 수 있다.

Description

무선 전력 송신 장치{WIRELESS APPARATUS FOR TRANSMITTING POWER}
본 발명은 무선 전력 충전 시스템에 관한 것으로, 특히 무선 전력 충전 시스템의 무선 전력 송신 장치에 관한 것이다.
일반적으로 각종 전자 기기가 배터리를 구비하고, 배터리에 충전된 전력을 이용하여 구동한다. 이 때 전자 기기에서, 배터리는 교체될 수 있으며, 재차 충전될 수도 있다. 이를 위해, 전자 기기는 외부의 충전 장치와 접촉하기 위한 접촉 단자를 구비한다. 즉 전자 기기는 접촉 단자를 통해, 충전 장치와 전기적으로 연결된다. 그런데, 전자 기기에서 접촉 단자가 외부로 노출됨에 따라, 이물질에 의해 오염되거나 습기에 의해 단락(short)될 수 있다. 이러한 경우, 접촉 단자와 충전 장치 사이에 접촉 불량이 발생되어, 전자 기기에서 배터리가 충전되지 않는 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 무선으로 전자 기기를 충전하기 위한 무선 전력 충전 시스템이 제안되고 있다. 무선 전력 충전 시스템은 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치를 포함한다. 무선 전력 송신 장치는 무선으로 전력을 송신하며, 무선 전력 수신 장치는 무선으로 전력을 수신한다. 여기서, 전자 기기는 무선 전력 수신 장치를 포함할 수 있으며, 무선 전력 수신 장치와 전기적으로 연결될 수도 있다. 이 때 무선 전력 송신 장치의 미리 정해진 충전 영역에, 무선 전력 수신 장치가 배치되어야 한다. 그렇지 않으면, 무선 전력 송신 장치에서 전력을 송신하더라도, 무선 전력 수신 장치가 충전되지 않는다. 이로 인하여, 무선 전력 충전 시스템의 효율이 저하될 수 있다.
따라서, 본 발명은 무선 전력 충전 시스템의 효율을 향상시키기 위한 무선 전력 송신 장치를 제공한다. 그리고 본 발명은 효율적으로 전력을 송신할 수 있는 무선 전력 송신 장치를 제공한다. 또한 본 발명은 확장된 충전 영역을 갖는 무선 전력 송신 장치를 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 무선 전력 송신 장치는, 다수개의 송신 코일들과, 상기 송신 코일들을 교대로 동작시켜, 무선으로 전력을 송신하는 제어부를 포함한다.
그리고 본 발명에 따른 무선 전력 송신 장치는, 상기 제어부의 제어 하에, 상기 송신 코일들로 상기 전력을 제공하는 전력 변환부를 더 포함한다.
이 때 본 발명에 따른 무선 전력 송신 장치에 있어서, 상기 전력 변환부는, 상기 송신 코일들에 개별적으로 연결되며, 교대로 동작하는 다수개의 증폭기들을 포함할 수 있다.
또는 본 발명에 따른 무선 전력 송신 장치에 있어서, 상기 전력 변환부는, 증폭기와, 상기 증폭기와 송신 코일들 사이에서, 상기 송신 코일들을 상기 증폭기에 교대로 연결시키는 스위치부를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 무선 전력 송신 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 송신 코일들을 교대로 동작시켜, 무선 전력 수신 장치의 존재 여부를 판단하고, 상기 무선 전력 수신 장치가 존재하면, 상기 송신 코일들을 교대로 동작시켜, 상기 전력을 송신한다.
본 발명에 따른 무선 전력 송신 장치는, 다수개의 송신 코일들을 포함함으로써, 무선 전력 송신 장치가 효율적으로 전력을 송신할 수 있다. 이 때 무선 전력 송신 장치에서, 송신 코일들이 교대로 구동함으로써, 무선 전력 송신 장치의 충전 영역이 확장될 수 있다. 즉 무선 전력 송신 장치의 충전 영역에서, 무선 전력 수신 장치가 송신 코일들 중 적어도 어느 하나로부터 전력을 수신할 수 있다. 이로 인하여, 무선 전력 충전 시스템의 효율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 무선 전력 충전 시스템을 도시하는 블록도,
도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d 및 도 2e는 도 1에서 무선 송신부와 무선 수신부의 등가 회로를 도시하는 회로도들,
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 무선 전력 송신 장치를 도시하는 블록도,
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 도시하는 블록도,
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치의 결합 계수를 설명하기 위한 그래프,
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치의 배치 관계를 설명하기 위한 예시도들,
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 도시하는 블록도,
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 변형 예를 도시하는 블록도,
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치의 결합 계수를 설명하기 위한 그래프,
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치의 배치 관계를 설명하기 위한 예시도들,
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 무선 전력 송신 방법을 도시하는 순서도,
도 12는 도 11에서 무선 전력 수신 장치 검출 절차를 도시하는 순서도,
도 13은 도 11에서 무선 전력 송신 절차를 도시하는 순서도, 그리고
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 무선 전력 송신 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이 때 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 무선 전력 충전 시스템을 도시하는 블록도이다. 그리고 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d 및 도 2e는 도 1에서 무선 송신부와 무선 수신부의 등가 회로를 도시하는 회로도들이다.
도 1을 참조하면, 본 발명이 적용되는 무선 전력 충전 시스템(10)은 무선 전력 송신 장치(20) 및 무선 전력 수신 장치(30)를 포함한다.
무선 전력 송신 장치(20)는 전원(11)에 연결되어, 전원(11)으로부터 전력을 수신한다. 그리고 무선 전력 송신 장치(20)는 무선으로 전력을 송신한다. 여기서, 무선 전력 송신 장치(20)는 교류 전력을 송신할 수 있다. 이 때 무선 전력 송신 장치(20)는 다양한 충전 방식들에 따라, 전력을 송신한다. 여기서, 충전 방식들은 전자기 유도(electromagnetic induction) 방식, 공진(resonance) 방식 및 전파 방사(RF/Micro Wave Radiation) 방식을 포함한다. 즉 무선 전력 송신 장치(20)에, 충전 방식들 중 적어도 어느 하나가 미리 설정되어 있다. 또한 무선 전력 송신 장치(20)는 미리 설정된 충전 방식으로 전력을 송신할 수 있다. 이러한 무선 전력 송신 장치(20)는 무선 송신부(21)를 포함한다.
무선 전력 수신 장치(30)는 무선으로 전력을 수신한다. 여기서, 무선 전력 수신 장치(30)는 교류 전력을 수신할 수 있다. 그리고 무선 전력 수신 장치(30)는 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있다. 이 때 무선 전력 수신 장치(30)는 다양한 충전 방식들에 따라, 전력을 수신한다. 여기서, 충전 방식들은 전자기 유도 방식, 공진 방식 및 전파 방식을 포함한다. 즉 무선 전력 수신 장치(30)에, 충전 방식들 중 적어도 어느 하나가 미리 설정되어 있다. 또한 무선 전력 수신 장치(30)는 미리 설정된 충전 방식으로 전력을 수신할 수 있다. 이러한 무선 전력 수신 장치(30)는 전력을 이용하여 구동할 수 있다. 이러한 무선 전력 수신 장치(30)는 무선 수신부(31)를 포함한다.
이 때 무선 전력 송신 장치(20)가 무선 전력 수신 장치(30)로 전력을 송신하기 위하여, 무선 전력 송신 장치(20)의 충전 방식과 무선 전력 수신 장치(30)의 충전 방식이 일치해야 한다.
예를 들면, 무선 전력 송신 장치(20)의 충전 방식과 무선 전력 수신 장치(30)의 충전 방식이 전자기 유도 방식인 경우, 무선 송신부(21)과 무선 수신부(31)는 도 2a에 도시된 바와 같이 나타낼 수 있다. 무선 송신부(21)는 송신 유도 코일(23)을 포함할 수 있다. 이 때 송신 유도 코일(23)은 송신 인덕터(L1)로 나타낼 수 있다. 무선 수신부(31)는 수신 유도 코일(33)을 포함할 수 있다. 이 때 수신 유도 코일(33)은 수신 인덕터(L2)로 나타낼 수 있다. 이를 통해, 수신 유도 코일(33)이 송신 유도 코일(23)에 대향하여 배치되면, 송신 유도 코일(23)이 수신 유도 코일(33)에 전자기 유도 방식으로 전력을 송신할 수 있다.
한편, 무선 전력 송신 장치(20)의 충전 방식과 무선 전력 수신 장치(30)의 충전 방식이 공진 방식인 경우, 무선 송신부(21)와 무선 수신부(31)는 도 2b, 도 2c, 도 2d 및 도 2e에 도시된 바와 같이 나타낼 수 있다.
무선 송신부(21)는 도 2b와 도 2d에 도시된 바와 같이 송신 유도 코일(25)과 송신 공진 코일(26)을 포함할 수 있다. 이 때 송신 유도 코일(25)과 송신 공진 코일(26)은 상호에 대향하여 배치될 수 있다. 그리고 송신 유도 코일(25)은 제 1 송신 인덕터(L11)로 나타낼 수 있다. 또한 송신 공진 코일(26)은 제 2 송신 인덕터(L12)와 송신 커패시터(C1)로 나타낼 수 있다. 여기서, 제 2 송신 인덕터(L12)와 송신 커패시터(C1)는 상호 병렬로 연결되어, 폐루프를 형성할 수 있다. 또는 무선 송신부(21)는 도 2c와 도 2e에 도시된 바와 같이 송신 공진 코일(27)을 포함할 수 있다. 그리고 송신 공진 코일(27)은 송신 인덕터(L1)와 송신 커패시터(C1)로 나타낼 수 있다. 여기서, 송신 인덕터(L1)와 송신 커패시터(C1)는 상호 병렬로 연결되어, 폐루프를 형성할 수 있다.
그리고 무선 수신부(31)는 도 2b와 도 2e에 도시된 바와 같이 수신 공진 코일(35)과 수신 유도 코일(36)을 포함할 수 있다. 이 때 수신 공진 코일(35)과 수신 유도 코일(36)은 상호에 대향하여 배치될 수 있다. 수신 공진 코일(35)은 수신 커패시터(C2)와 제 1 수신 인덕터(L21)로 나타낼 수 있다. 여기서, 수신 커패시터(C2)와 제 1 수신 인덕터(L21)는 상호 병렬로 연결되어, 폐루프를 형성할 수 있다. 수신 유도 코일(36)은 제 2 수신 인덕터(L22)로 나타낼 수 있다. 또는 무선 수신부(31)는 도 2c와 도 2d에 도시된 바와 같이 수신 공진 코일(37)을 포함할 수 있다. 수신 공진 코일(37)은 수신 인덕터(L2)와 수신 커패시터(C2)로 나타낼 수 있다. 여기서, 수신 인덕터(L2)와 수신 커패시터(C2)는 상호 병렬로 연결되어, 폐루프를 형성할 수 있다.
이를 통해, 수신 공진 코일(35)이 송신 공진 코일(26)에 대향하여 배치되면, 송신 공진 코일(26)이 수신 공진 코일(35)에 공진 방식으로 전력을 송신할 수 있다. 이 때 송신 유도 코일(25)이 송신 공진 코일(26)에 전자기 유도 방식으로 전력을 전달하고, 송신 공진 코일(26)이 수신 공진 코일(35)에 공진 방식으로 전력을 송신할 수 있다. 또는 송신 공진 코일(26)이 직접 수신 공진 코일(35)에 공진 방식으로 전력을 송신할 수 있다. 그리고 수신 공진 코일(35)이 송신 공진 코일(26)로부터 공진 방식으로 전력을 수신하고, 수신 유도 코일(36)이 수신 공진 코일(35)로부터 전자기 유도 방식으로 전력을 수신할 수 있다. 또는 수신 공진 코일(35)이 송신 공진 코일(26)로부터 공진 방식으로 전력을 수신할 수 있다.
이러한 무선 전력 충전 시스템(10)에서, 품질 지수(Quality Factor)와 결합 계수(Coupling Coefficient)가 중요하다. 이 때 품질 지수와 결합 계수가 큰 값을 가질수록, 무선 전력 충전 시스템(100)의 효율이 향상된다.
품질 지수는 무선 전력 송신 장치(20) 또는 무선 전력 수신 장치(30)의 주변 영역에 축적될 수 있는 에너지의 지표를 나타낸다. 이 때 품질 지수는 무선 송신부(21)에서 송신 코일(23, 25, 26, 27) 또는 무선 수신부(31)에서 수신 코일(33, 35, 36, 37)의 동작 주파수(w), 형상, 사이즈, 소재 등에 따라 결정될 수 있다. 그리고 품질 지수는 Q=w*L/R과 같은 수식으로 산출될 수 있다. 여기서, L은 송신 코일(23, 25, 26, 27) 또는 수신 코일(33, 35, 36, 37)의 인덕턴스를 나타내고, R은 송신 코일(23, 25, 26, 27) 또는 수신 코일(33, 35, 36, 37)에서 발생되는 전력 손실량에 해당하는 저항을 나타낸다. 또한 품질 지수는 0으로부터 무한대의 값을 갖는다.
결합 계수는 무선 전력 송신 장치(20)와 무선 전력 수신 장치(30)의 자기적 결합 정도를 나타낸다. 이 때 결합 계수는 무선 송신부(21)의 송신 코일(23, 25, 26, 27)과 무선 수신부(31)의 수신 코일(33, 35, 36, 37) 사이의 상대적인 위치나 거리 등에 따라 결정될 수 있다. 그리고 결합 계수는 0으로부터 1의 값을 갖는다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 무선 전력 송신 장치를 도시하는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는 무선 송신부(110), 인터페이스부(120), 발진기(130), 전력 변환부(140), 검출부(150) 및 제어부(160)를 포함한다.
무선 송신부(110)는 무선 전력 송신 장치(100)에서 무선으로 전력을 송신한다. 이 때 무선 송신부(110)는 다수개의 충전 방식들에 따라, 전력을 송신한다. 여기서, 충전 방식들은 전자기 유도 방식, 공진 방식 및 전파 방사 방식을 포함한다. 이 때 무선 송신부(110)는 적어도 하나의 송신 코일을 포함할 수 있다. 여기서, 송신 코일은 충전 방식에 따라, 송신 유도 코일 또는 송신 공진 코일 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
인터페이스부(120)는 무선 전력 송신 장치(100)에서 전원(11)과 인터페이스를 제공한다. 즉 인터페이스부(120)가 전원(11)과 접속한다. 여기서, 인터페이스부(120)는 전원(11)과 유선으로 연결될 수 있다. 그리고 인터페이스부(120)가 전원(11)으로부터 전력을 수신한다. 여기서, 인터페이스부(120)는 전원(11)으로부터 직류 전력을 수신한다.
발진기(130)는 교류 신호를 생성한다. 이 때 발진기(130)는 무선 송신부(110)의 충전 방식에 대응하여, 교류 신호를 생성한다. 여기서, 발진기(130)는 미리 정해진 주파수를 갖도록, 교류 신호를 생성한다.
전력 변환부(140)는 전력을 변환하여, 무선 송신부(110)에 제공한다. 이 때 전력 변환부(140)는 인터페이스부(120)로부터 직류 전력을 수신하고, 발진기(130)로부터 교류 신호를 수신한다. 그리고 전력 변환부(140)는 직류 전력과 교류 신호를 이용하여 교류 전력을 생성한다. 여기서, 전력 변환부(140)는 교류 신호를 증폭하여 이용할 수 있다. 또한 전력 변환부(140)는 교류 전력을 무선 송신부(110)로 출력한다. 이러한 전력 변환부(140)는 푸쉬 풀 타입(push-pull type)의 구조를 가질 수 있다. 푸쉬 풀 타입의 구조는 쌍으로 존재하는 스위치, 트랜지스터 또는 임의의 회로 블록이 교대로 동작하여 교대로 응답을 출력하는 구조를 나타낸다.
검출부(150)는 무선 전력 송신 장치(100)의 전력 전송 상태를 검출한다. 이 때 검출부(150)는 전력 변환부(140)와 무선 송신부(110)의 사이에서, 전류의 세기를 검출할 수 있다. 여기서, 검출부(150)는 전력 변환부(140)의 출력단 또는 무선 송신부(110)의 입력단에서, 전류의 세기를 검출할 수 있다. 이러한 검출부(150)는 전류 센서(current sensor)를 포함할 수 있다. 여기서, 전류 센서로, 변류기(CT; Current Transformer)가 사용될 수 있다.
제어부(160)는 무선 전력 송신 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 이 때 제어부(160)는 무선 송신부(110)를 동작시켜, 무선으로 전력을 송신한다. 여기서, 제어부(160)는 전력 변환부(140)를 제어하여, 무선 송신부(110)로 전력을 제공한다. 이를 위해, 제어부(160)는 무선 송신부(110)를 동작시켜, 무선 전력 수신 장치(도 1의 30)의 존재 여부를 판단한다. 여기서, 제어부(160)는 검출부(150)를 제어하여, 무선 전력 수신 장치(30)의 존재 여부를 판단한다. 즉 제어부(160)는 무선 전력 송신 장치(100)의 전력 전송 상태에 따라, 무선 전력 수신 장치(30)의 존재 여부를 판단한다. 그리고 무선 전력 수신 장치(30)가 존재하면, 제어부(160)가 무선 송신부(110)를 동작시켜, 무선으로 전력을 송신한다.
이 때 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(30)가 근접할수록, 검출부(150)에서 검출되는 전류의 세기가 높을 수 있다. 이는, 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(30)의 결합 계수가 높음을 나타낼 수 있다. 한편, 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(30)가 이격될수록, 검출부(150)에서 검출되는 전류의 세기가 낮을 수 있다. 이는, 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(30)의 결합 계수가 낮음을 나타낼 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 도시하는 블록도이다. 그리고 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치의 결합 계수를 설명하기 위한 그래프이다. 또한 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치의 배치 관계를 설명하기 위한 예시도들이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 무선 전력 송신 장치(100)에서, 무선 송신부(110)가 하나의 송신 코일(111)을 포함한다. 송신 코일(111)은 무선 송신부(110)에서 실질적으로 전력을 송신한다. 이 때 송신 코일(111)은 충전 방식에 따라, 송신 유도 코일 또는 송신 공진 코일 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 이러한 송신 코일(111)은 중앙 영역에 공간을 갖도록, 형성된다. 여기서, 송신 코일(111)은 수 차례 감은 도선일 수 있다. 예를 들면, 송신 코일(111)은 헬리컬 타입(helical type) 또는 스파이럴 타입(spiral type)으로 형성될 수 있다. 그리고 송신 코일(111)은 원형 또는 사각형의 형태로 형성될 수 있다. 또한 도선은 도전성 물질로 이루어지고, 절연성 물질로 코팅될 수 있다.
그리고 본 실시예의 무선 전력 송신 장치(100)에서, 전력 변환부(140)는 하나의 증폭기(141)를 포함한다. 증폭기(141)는 송신 코일(111)에 연결된다. 또한 증폭기(141)가 송신 코일(111)로 전력을 출력한다. 이 때 증폭기(141)는 교류 신호를 증폭하여, 교류 전력을 생성한다.
또한 본 실시예의 무선 전력 송신 장치(100)에서, 제어부(160)는 무선 송신부(110)를 주기적으로 동작시킨다. 이 때 제어부(160)는 미리 결정된 동작 주기에 따라 무선 송신부(110)를 동작시킨다. 즉 제어부(160)는 주기적으로 증폭기(141)를 동작시킴으로써, 무선 송신부(110)를 동작시킨다. 여기서, 동작 주기는 활성 구간과 비활성 구간을 포함한다. 구체적으로, 활성 구간에서, 제어부(160)가 증폭기(141)를 활성화시킨다. 이를 통해, 증폭기(141)가 무선 송신부(110)로 전력을 제공하며, 무선 송신부(110)가 전력을 송신한다. 그리고 비활성 구간에서, 제어부(160)가 증폭기(141)를 비활성화시킨다. 이를 통해, 증폭기(141)가 무선 송신부(110)로 전력을 제공하지 않으며, 무선 송신부(110)가 전력을 송신하지 않는다.
이 때 본 실시예의 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(도 1의 30)의 결합 계수는, 도 5에 도시된 바와 같이 송신 코일(111)의 중심과 무선 전력 수신 장치(30)에서 수신 코일(32)의 중심 간 거리에 따라 상이하다. 여기서, 송신 코일(111)의 반지름이 25 mm이고, 수신 코일(32)의 반지름이 7 mm인 경우를 가정하여 설명할 것이나, 이에 한정하는 것은 아니다. 그리고 Pa는 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 수신 코일(32)의 중심이 송신 코일(111)의 중심에 위치하는 경우를 나타내고, Pb는 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 수신 코일(32)의 중심이 송신 코일(111)의 도선에 위치하는 경우를 나타내며, Pc는 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 수신 코일(32)의 도선과 송신 코일(111)의 도선이 접촉하고, 수신 코일(32)의 중심이 송신 코일(111)의 외곽에 위치하는 경우를 나타낸다.
즉 Pa 이상이고 Pb 미만의 영역 및 Pb를 초과하는 영역에서, 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(도 1의 30)의 결합 계수는 0을 초과한다. 다만, Pb에서, 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(도 1의 30)의 결합 계수는 0이다. 이에, 수신 코일(32)의 중심이 송신 코일(111)의 도선에 위치하는 경우, 무선 전력 송신 장치(100)에서 전력을 송신하더라도, 무선 전력 수신 장치(30)가 충전되지 않는다. 따라서, 본 실시예의 무선 전력 송신 장치(100)를 통해 무선 전력 수신 장치(30)가 충전되기 위하여, 송신 코일(111)의 중심으로부터 대략 23 mm의 거리 이내에, 수신 코일(32)의 중심이 위치되어야 한다. 즉 본 실시예에서 무선 전력 송신 장치(100)의 충전 영역이 송신 코일(111)의 중심으로부터 대략 23 mm로 결정된다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 도시하는 블록도이다. 그리고 도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 변형 예를 도시하는 블록도이다. 또한 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치의 결합 계수를 설명하기 위한 그래프이다. 게다가, 도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치의 배치 관계를 설명하기 위한 예시도들이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예의 무선 전력 송신 장치(100)에서, 무선 송신부(110)가 두 개의 송신 코일(113, 115)들을 포함한다. 송신 코일(113, 115)들은 무선 송신부(110)에서 실질적으로 전력을 송신한다. 이 때 송신 코일(113, 115)들은 동일한 충전 방식을 가질 수 있으며, 상이한 충전 방식을 가질 수도 있다. 그리고 각각의 송신 코일(113, 115)은 각각의 충전 방식에 따라, 송신 유도 코일 또는 송신 공진 코일 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 이러한 각각의 송신 코일(113, 115)은 중앙 영역에 공간을 갖도록, 형성된다. 이 때 송신 코일(113, 115)들은 제 1 송신 코일(113)과 제 1 송신 코일(113)의 내측에 배치되는 제 2 송신 코일(115)을 포함한다. 여기서, 제 1 송신 코일(113)의 중심과 제 2 송신 코일(115)의 중심이 일치할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
그리고 본 실시예의 무선 전력 송신 장치(100)에서, 전력 변환부(140)는 두 개의 증폭기(143, 145)들을 포함한다. 증폭기(143, 145)들은 송신 코일(113, 115)들에 개별적으로 연결된다. 또한 증폭기(143, 145)들은 송신 코일(113, 115)들에 개별적으로 전력을 출력한다. 이 때 증폭기(143, 145)들은 교류 신호를 증폭하여, 교류 전력을 생성한다. 이러한 증폭기(143, 145)들은 제 1 송신 코일(113)에 연결되는 제 1 증폭기(143)와 제 2 송신 코일(115)에 연결되는 제 2 증폭기(145)를 포함한다.
또한 본 실시예의 무선 전력 송신 장치(100)에서, 제어부(160)는 송신 코일(113, 115)들을 교대로 동작시킨다. 이를 위해, 제어부(160)는 증폭기(143, 145)들을 교대로 동작시킨다. 즉 제어부(160)가 증폭기(143, 145)들을 교대로 동작시킴에 따라, 송신 코일(113, 115)들을 동작시킨다. 이 때 제어부(160)는 송신 코일(113, 115)들을 주기적으로 동작시킨다. 여기서, 제어부(160)는 미리 결정된 각각의 동작 주기에 따라, 각각의 송신 코일(113, 115)을 동작시킨다. 즉 제어부(160)가 증폭기(143, 145)들을 각각의 동작 주기에 따라 동작시킴으로써, 송신 코일(113, 1115)들을 동작시킨다. 여기서, 동작 주기는 활성 구간과 비활성 구간을 포함한다.
이 때 제어부(160)는 제 1 동작 주기에 따라 제 1 송신 코일(113)을 동작시킨다. 여기서, 제 1 동작 주기는 제 1 활성 구간과 제 1 비활성 구간을 포함한다. 그리고 제어부(160)는 제 2 동작 주기에 따라 제 2 송신 코일(115)을 동작시킨다. 여기서, 제 2 동작 주기는 제 2 활성 구간과 제 2 비활성 구간을 포함한다. 또한 제 1 활성 구간과 제 2 활성 구간은 서로 다른 시간에 배치된다. 바꿔 말하면, 제 1 활성 구간과 제 2 활성 구간은 시간적으로 중첩되지 않는다.
구체적으로, 제 1 활성 구간에서, 제어부(160)가 제 1 증폭기(143)를 활성화시킨다. 이를 통해, 제 1 증폭기(143)가 제 1 송신 코일(113)로 전력을 제공하며, 제 1 송신 코일(113)이 전력을 송신한다. 그리고 제 1 비활성 구간에서, 제어부(160)가 제 1 증폭기(143)를 비활성화시킨다. 이를 통해, 제 1 증폭기(143)가 제 1 송신 코일(113)로 전력을 제공하지 않으며, 제 1 송신 코일(113)이 전력을 송신하지 않는다. 한편, 제 2 활성 구간에서, 제어부(160)가 제 2 증폭기(145)를 활성화시킨다. 이를 통해, 제 2 증폭기(145)가 제 2 송신 코일(115)로 전력을 제공하며, 제 2 송신 코일(115)이 전력을 송신한다. 그리고 제 2 비활성 구간에서, 제어부(160)가 제 2 증폭기(145)를 비활성화시킨다. 이를 통해, 제 2 증폭기(145)가 제 2 송신 코일(115)로 전력을 제공하지 않으며, 제 2 송신 코일(115)이 전력을 송신하지 않는다.
한편, 본 실시예의 무선 전력 송신 장치(100)는, 도 8에 도시된 바와 같이 변형될 수 있다.
즉 본 실시예의 무선 전력 송신 장치(100)에서, 전력 변환부(140)는 하나의 증폭기(147)와 스위치부(170)를 포함한다. 증폭기(147)는 전력을 출력한다. 이 때 증폭기(147)는 교류 신호를 증폭하여, 교류 전력을 생성한다. 스위치부(170)는 증폭기(147)와 송신 코일(113, 115)들 사이에 배치된다. 그리고 스위치부(170)는 증폭기(147)와 송신 코일(113, 115)들을 연결시킨다. 이 때 스위치부(170)는 두 개의 스위치(173, 175)들을 포함한다. 스위치(173, 175)들은 송신 코일(113, 115)들에 개별적으로 대응된다. 또한 스위치(173, 175)들은 개별적으로 단락 또는 개방된다. 이러한 스위치(173, 175)들은 증폭기(147)와 제 1 송신 코일(113) 사이의 제 1 스위치(173) 및 증폭기(147)와 제 2 송신 코일(115) 사이의 제 2 스위치(175)를 포함한다.
또한 본 실시예의 무선 전력 송신 장치(100)에서, 제어부(160)는 송신 코일(113, 115)들을 교대로 동작시킨다. 이를 위해, 제어부(160)는 스위치(173, 175)들을 교대로 동작시킨다. 즉 제어부(160)가 스위치(173, 175)들을 교대로 동작시킴에 따라, 송신 코일(113, 115)들을 동작시킨다. 이 때 제어부(160)는 송신 코일(113, 115)들을 주기적으로 동작시킨다. 여기서, 제어부(160)는 미리 결정된 각각의 동작 주기에 따라, 각각의 송신 코일(113, 115)을 동작시킨다. 즉 제어부(160)가 스위치(173, 175)들을 각각의 동작 주기에 따라 동작시킴으로써, 송신 코일(113, 1115)들을 동작시킨다. 여기서, 동작 주기는 활성 구간과 비활성 구간을 포함한다.
이 때 제어부(160)는 제 1 동작 주기에 따라 제 1 송신 코일(113)을 동작시킨다. 여기서, 제 1 동작 주기는 제 1 활성 구간과 제 1 비활성 구간을 포함한다. 그리고 제어부(160)는 제 2 동작 주기에 따라 제 2 송신 코일(115)을 동작시킨다. 여기서, 제 2 동작 주기는 제 2 활성 구간과 제 2 비활성 구간을 포함한다. 또한 제 1 활성 구간과 제 2 활성 구간은 서로 다른 시간에 배치된다. 바꿔 말하면, 제 1 활성 구간과 제 2 활성 구간은 시간적으로 중첩되지 않는다.
구체적으로, 제 1 활성 구간에서, 제어부(160)가 제 1 스위치(173)를 단락시킨다. 이를 통해, 제 1 스위치(173)가 증폭기(147)로부터 제 1 송신 코일(113)로 전력을 전달하며, 제 1 송신 코일(113)이 전력을 송신한다. 그리고 제 1 비활성 구간에서, 제어부(160)가 제 1 스위치(173)를 개방시킨다. 이를 통해, 제 1 스위치(173)가 증폭기(147)로부터 제 1 송신 코일(113)로 전력을 전달하지 않으며, 제 1 송신 코일(113)이 전력을 송신하지 않는다. 한편, 제 2 활성 구간에서, 제어부(160)가 제 2 스위치(175)를 단락시킨다. 이를 통해, 제 2 스위치(175)가 증폭기(147)로부터 제 2 송신 코일(115)로 전력을 전달하며, 제 2 송신 코일(115)이 전력을 송신한다. 또한 제 2 비활성 구간에서, 제어부(160)가 제 2 스위치(175)를 개방시킨다. 이를 통해, 제 2 스위치(175)가 증폭기(147)로부터 제 2 송신 코일(115)로 전력을 전달하지 않으며, 제 2 송신 코일(175)리 전력을 송신하지 않는다.
이 때 본 실시예의 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(도 1의 30)의 결합 계수는, 도 9에 도시된 바와 같이 송신 코일(113, 115)들의 중심과 무선 전력 수신 장치(30)에서 수신 코일(32)의 중심 간 거리에 따라 상이하다. 여기서, 제 1 송신 코일(113)의 반지름이 25 mm이고, 제 2 송신 코일(115)의 반지름이 12 mm이며, 수신 코일(32)의 반지름이 7 mm인 경우를 가정하여 설명할 것이나, 이에 한정하는 것은 아니다. 그리고 실선은 제 1 송신 코일(113)과 수신 코일(32)의 결합 계수를 나타내며, 점선은 제 2 송신 코일(115)과 수신 코일(32)의 결합 계수를 나타낸다. 또한 Pa는 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 수신 코일(32)의 중심이 제 1 송신 코일(113) 및 제 2 송신 코일(115)의 중심에 위치하는 경우를 나타내고, Pb는 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 수신 코일(32)의 중심이 제 2 송신 코일(115)의 도선에 위치하는 경우를 나타내고, Pc는 도 10의 (c)에 도시된 바와 같이 수신 코일(32)의 도선과 제 2 송신 코일(115)의 도선이 접촉하고, 수신 코일(32)의 중심이 제 2 송신 코일(115)의 외곽에 위치하는 경우를 나타내고, Pd는 도 10의 (d)에 도시된 바와 같이 수신 코일(32)의 중심이 제 1 송신 코일(113)의 도선에 위치하는 경우를 나타내며, Pe는 도 10의 (e)에 도시된 바와 같이 수신 코일(32)의 도선과 제 1 송신 코일(113)의 도선이 접촉하고, 수신 코일(32)의 중심이 제 1 송신 코일(113)의 외곽에 위치하는 경우를 나타낸다.
즉 Pa 이상이고 Pb 미만의 영역 및 Pb를 초과하는 영역에서, 제 2 송신 코일(115)과 무선 전력 수신 장치(도 1의 30)의 결합 계수는 0을 초과한다. 그리고 Pa 이상이고 Pd 미만의 영역 및 Pd를 초과하는 영역에서, 제 1 송신 코일(113)과 무선 전력 수신 장치(30)의 결합 계수는 0을 초과한다. 이 때 Pb에서, 제 2 송신 코일(115)과 무선 전력 수신 장치(30)의 결합 계수는 0이나, 제 1 송신 코일(113)과 무선 전력 수신 장치(30)의 결합 계수는 0을 초과한다. 이에, 수신 코일(32)의 중심이 제 2 송신 코일(115)의 도선에 위치하는 경우, 제 1 송신 코일(113)이 전력을 송신함에 따라, 무선 전력 수신 장치(30)가 충전될 수 있다. 또한 Pd에서, 제 1 송신 코일(113)과 무선 전력 수신 장치(30)의 결합 계수는 0이나, 제 2 송신 코일(115)과 무선 전력 수신 장치(30)의 결합 계수는 0을 초과한다. 이에, 수신 코일(32)의 중심이 제 1 송신 코일(113)의 도선에 위치하는 경우, 제 2 송신 코일(115)이 전력을 송신함에 따라, 무선 전력 수신 장치(30)가 충전될 수 있다. 따라서, 본 실시예의 무선 전력 송신 장치(100)를 통해 무선 전력 수신 장치(30)가 충전되기 위하여, 송신 코일(113, 115)들의 중심으로부터 대략 36 mm의 거리 이내에, 수신 코일(32)의 중심이 위치되어야 한다. 즉 본 실시예에서 무선 전력 송신 장치(100)의 충전 영역이 송신 코일(113, 115)들의 중심으로부터 대략 36 mm로 결정된다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 무선 전력 송신 방법을 도시하는 순서도이다. 그리고 도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 무선 전력 송신 방법을 설명하기 위한 예시도들이다.
도 11를 참조하면, 본 실시예에서 무선 전력 송신 방법의 수행 절차는, 제어부(160)가 211단계에서 무선 전력 수신 장치(도 1의 30)를 검출하는 것으로부터 출발한다. 이 때 제어부(160)는 송신 코일(113, 115)들을 교대로 동작시켜, 무선 전력 수신 장치(30)의 존재 여부를 판단한다. 여기서, 제어부(160)는 검출부(150)를 제어하여, 무선 전력 수신 장치(30)의 존재 여부를 판단한다.
예를 들면, 제어부(160)는 도 14에 도시된 바와 같이 제 1 송신 코일(113)을 제 1 검출 동작 주기(T1d)에 따라 동작시키고, 제 2 송신 코일(115)을 제 2 검출 동작 주기(T2d)에 따라 동작시킬 수 있다. 이 때 제 1 검출 동작 주기(T1d)는 제 1 검출 활성 구간(T1da)과 제 1 검출 비활성 구간(T1dn)를 포함하고, 제 2 검출 동작 주기(T2d)는 제 2 검출 활성 구간(T2da)와 제 2 검출 비활성 구간(T2dn)을 포함할 수 있다. 그리고 제 1 검출 활성 구간(T1da)과 제 2 검출 활성 구간(T2da)은 서로 다른 시간에 배치되어, 시간적으로 중첩되지 않을 수 있다. 예를 들면, 제 1 검출 동작 주기(T1d)와 제 2 검출 동작 주기(T2d)는 각각 대략 0.7 초(s)일 수 있다. 또한 제 1 검출 활성 구간(T1da)과 제 2 검출 활성 구간(T2da)은 각각 대략 0.05 초(s)이고, 제 1 검출 비활성 구간(T1dn)과 제 2 검출 비활성 구간(T2dn)은 대략 0.65 초(s)일 수 있다. 여기서, 제어부(160)는 최초의 제 1 검출 동작 주기(T1d)의 시작 시점으로부터 검출 대기 시간(Tds)이 경과된 다음, 제 2 검출 동작 주기(T2d)를 개시할 수 있다.
도 12는 도 11에서 무선 전력 수신 장치 검출 절차를 도시하는 순서도이다.
도 12를 참조하면, 본 실시예에서 무선 전력 수신 장치(30)의 검출 절차는, 제어부(160)가 221단계에서 제 1 송신 코일(113)을 활성화시키고, 제 2 송신 코일(115)을 비활성화시키는 것으로부터 출발한다. 즉 제 1 검출 활성 구간(T1da) 도래 시, 제어부(160)는 제 1 송신 코일(113)을 활성화시킨다. 여기서, 제어부(160)는 제 1 증폭기(143)를 활성화시켜, 제 1 송신 코일(113)에 전력을 제공한다. 이 때 제 1 검출 활성 구간(T1da)은 제 2 검출 비활성 구간(T2dn)과 중첩되며, 제 2 검출 비활성 구간(T2dn)에서, 제어부(160)는 제 2 송신 코일(115)을 비활성화시킨다. 여기서, 제어부(160)는 제 2 증폭기(145)를 비활성화시켜, 제 2 송신 코일(115)에 전력을 제공하지 않는다. 이를 통해, 제 1 송신 코일(113)이 전력을 송신하고, 제 2 송신 코일(115)은 전력을 송신하지 않는다. 이 후 제 1 검출 활성 구간(T1da)이 경과되면, 제어부(160)가 223단계에서 이를 감지한다.
다음으로, 제어부(160)는 225단계에서 무선 전력 수신 장치(30)의 존재 여부를 판단한다. 이 때 제어부(160)는 검출부(150)를 제어하여, 제 1 송신 코일(113)의 전력 전송 상태를 검출한다. 즉 제어부(160)는 검출부(150)에서 검출되는 전류의 세기를 미리 설정된 임계값과 비교할 수 있다. 그리고 225단계에서 무선 전력 수신 장치(30)가 존재하는 것으로 판단되면, 제어부(160)는 도 11로 리턴한다. 여기서, 전류의 세기가 임계값 이상이면, 제어부(160)는 무선 전력 수신 장치(30)가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
한편, 225단계에서 무선 전력 수신 장치(30)가 존재하지 않는 것으로 판단되면, 제어부(160)는 227단계에서 제 1 송신 코일(113)을 비활성화시키고, 제 2 송신 코일(115)을 활성화시킨다. 여기서, 전류의 세기가 임계값 미만이면, 제어부(160)는 무선 전력 수신 장치(30)가 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 즉 제 1 검출 활성 구간(T1da)이 경과되면, 제어부(160)는 제 1 송신 코일(113)을 비활성화시킨다. 여기서, 제어부(160)는 제 1 증폭기(143)를 비활성화시켜, 제 1 송신 코일(113)에 전력을 제공하지 않는다. 그리고 제 2 검출 활성 구간 도래(T2da) 시, 제어부(160)는 제 2 송신 코일(115)을 활성화시킨다. 여기서, 제어부(160)는 제 2 증폭기(145)를 활성화시켜, 제 2 송신 코일(115)로 전력을 제공한다. 이를 통해, 제 1 송신 코일(113)은 전력을 송신하지 않고, 제 2 송신 코일(115)이 전력을 송신한다. 이 후 제 2 검출 활성 구간(T2da)이 경과되면, 제어부(160)가 229단계에서 이를 감지한다.
다음으로, 제어부(160)는 231단계에서 무선 전력 수신 장치(30)의 존재 여부를 판단한다. 이 때 제어부(160)는 검출부(150)를 제어하여, 제 2 송신 코일(115)의 전력 전송 상태를 검출한다. 즉 제어부(160)는 검출부(150)에서 검출되는 전류의 세기를 미리 설정된 임계값과 비교할 수 있다. 그리고 231단계에서 무선 전력 수신 장치(30)가 존재하는 것으로 판단되면, 제어부(160)는 도 11로 리턴한다. 여기서, 전류의 세기가 임계값 이상이면, 제어부(160)는 무선 전력 수신 장치(30)가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
한편, 231단계에서 무선 전력 수신 장치(30)가 존재하지 않는 것으로 판단되면, 제어부(160)는 221단계로 복귀한다. 여기서, 전류의 세기가 임계값 미만이면, 제어부(160)는 무선 전력 수신 장치(30)가 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 그리고 제어부(160)는 221단계 내지 231단계 중 적어도 일부를 반복하여 수행한다.
다음으로, 제어부(160)는 241단계에서 무선 송신부(110)를 통해 무선으로 전력을 송신한다. 이 때 제어부(160)는 송신 코일(113, 115)들을 교대로 동작시켜, 전력을 송신한다. 여기서, 제어부(160)는 전력 변환부(140)를 제어하여, 송신 코일(113, 115)들을 교대로 동작시킨다.
예를 들면, 제어부(160)는 도 14에 도시된 바와 같이 제 1 송신 코일(113)을 제 1 충전 동작 주기(T1t)에 따라 동작시키고, 제 2 송신 코일(115)을 제 2 충전 동작 주기(T2t)에 따라 동작시킬 수 있다. 이 때 제 1 충전 동작 주기(T1t)는 제 1 충전 활성 구간(T1ta)과 제 1 충전 비활성 구간(T1tn)을 포함하고, 제 2 충전 동작 주기(T2t)는 제 2 충전 활성 구간(T2ta)과 제 2 충전 비활성 구간(T2tn)을 포함할 수 있다. 그리고 제 1 충전 활성 구간(T1ta)과 제 2 충전 활성 구간(T2ta)은 서로 다른 시간에 배치되어, 시간적으로 중첩되지 않을 수 있다. 예를 들면, 제 1 충전 동작 주기(T1t)와 제 2 충전 동작 주기(T2t)는 각각 대략 1 초(s)일 수 있다. 또한 제 1 충전 활성 구간(T1ta), 제 1 충전 비활성 구간(T1tn), 제 2 충전 활성 구간(T2ta) 및 제 2 충전 비활성 구간(T2tn)은 각각 대략 0.45 내지 0.5 초(s)일 수 있다. 여기서, 제어부(160)는 최초의 제 1 충전 동작 주기(T1t)의 시작 시점으로부터 충전 대기 시간(Tts)이 경과된 다음, 제 2 충전 동작 주기(T2t)를 개시할 수 있다.
선택적으로, 제 1 충전 동작 주기(T1t)는 제 1 가드 시간(T1g)을 더 포함하고, 제 2 충전 동작 주기(T2t)는 제 2 가드 시간(T2g)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 가드 시간(T1g)은 제 1 충전 활성 구간(T1ta)의 전단부 또는 제 1 충전 비활성 구간(T1tn)의 말단부 중 적어도 어느 하나에 배치될 수도 있다. 그리고 제 2 가드 시간(T2g)은 제 2 충전 활성 구간(T2ta)의 전단부 또는 제 2 충전 비활성 구간(T2tn)의 말단부 중 적어도 어느 하나에 배치될 수 있다. 예를 들면, 제 1 가드 시간(T1g)과 제 2 가드 시간(T2g)은 각각 대략 0.02 내지 0.05 초(s)일 수 있다.
도 13은 도 11에서 무선 전력 송신 절차를 도시하는 순서도이다.
도 13을 참조하면, 본 실시예에서 무선 전력 송신 절차는, 제어부(160)가 251단계에서 제 1 송신 코일(113)을 활성화시키고, 제 2 송신 코일(115)을 비활성화시키는 것으로부터 출발한다. 즉 제 1 충전 활성 구간(T1ta) 도래 시, 제어부(160)는 제 1 송신 코일(113)을 활성화시킨다. 여기서, 제어부(160)는 제 1 증폭기(143)를 활성화시켜, 제 1 송신 코일(113)에 전력을 제공한다. 이 때 제 1 충전 활성 구간(T1ta)은 제 2 충전 비활성 구간(T2tn)과 중첩되며, 제 2 검출 비활성 구간(T2tn)에서, 제어부(160)는 제 2 송신 코일(115)을 비활성화시킨다. 여기서, 제어부(160)는 제 2 증폭기(145)를 비활성화시켜, 제 2 송신 코일(115)에 전력을 제공하지 않는다. 이를 통해, 제 1 송신 코일(113)이 전력을 송신하고, 제 2 송신 코일(115)은 전력을 송신하지 않는다. 이 후 제 1 충전 활성 구간(T1ta)이 경과되면, 제어부(160)가 253단계에서 이를 감지한다.
다음으로, 제어부(160)는 255단계에서 전력 송신의 종료 여부를 판단한다. 이 때 제어부(160)는 무선 전력 송신 장치(100)에서 이벤트 발생에 대응하여, 전력 송신의 종료 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 제어부(160)는 각각의 송신 코일(113, 115)에서 전력 송신 양에 따라, 전력 송신의 종료 여부를 판단할 수 있다. 또는 제어부(160)는 무선 전력 수신 장치(30)의 요청 감지 여부에 따라, 전력 송신의 종료 여부를 판단할 수 있다. 그리고 255단계에서 전력 송신을 종료해야 하는 것으로 판단되면, 제어부(160)는 도 11로 리턴한다.
한편, 255단계에서 전력 송신을 종료하지 않아야 하는 것으로 판단되면, 제어부(160)는 257단계에서 제 1 송신 코일(113)을 비활성화시키고, 제 2 송신 코일(115)을 활성화시킨다. 즉 제 1 충전 활성 구간(T1ta)이 경과되면, 제어부(160)는 제 1 송신 코일(113)을 비활성화시킨다. 여기서, 제어부(160)는 제 1 증폭기(143)를 비활성화시켜, 제 1 송신 코일(113)에 전력을 제공하지 않는다. 그리고 제 2 충전 활성 구간(T2ta) 도래 시, 제어부(160)는 제 2 송신 코일(115)을 활성화시킨다. 여기서, 제어부(160)는 제 2 증폭기(145)를 활성화시켜, 제 2 송신 코일(115)에 전력을 제공한다. 이를 통해, 제 1 송신 코일(113)은 전력을 송신하지 않고, 제 2 송신 코일(115)이 전력을 송신한다. 이 후 제 2 충전 활성 구간(T2ta)이 경과되면, 제어부(160)가 259단계에서 이를 감지한다.
다음으로, 제어부(160)는 261단계에서 전력 송신의 종료 여부를 판단한다. 이 때 제어부(160)는 무선 전력 송신 장치(100)에서 이벤트 발생에 대응하여, 전력 송신의 종료 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 제어부(160)는 각각의 송신 코일(113, 115)에서 전력 송신 양에 따라, 전력 송신의 종료 여부를 판단할 수 있다. 또는 제어부(160)는 무선 전력 수신 장치(30)의 요청 감지 여부에 따라, 전력 송신의 종료 여부를 판단할 수 있다. 그리고 261단계에서 전력 송신을 종료해야 하는 것으로 판단되면, 제어부(160)는 도 11로 리턴한다.
한편, 261단계에서 전력 송신을 종료하지 않아야 하는 것으로 판단되면, 제어부(160)는 251단계로 복귀한다. 그리고 제어부(160)는 251단계 내지 261단계 중 적어도 일부를 반복하여 수행한다.
한편, 본 실시예에서 무선 송신부(110)가 두 개의 송신 코일(113, 115)들을 포함하는 예를 개시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉 무선 송신부(110)가 두 개 이상의 송신 코일(113, 115)들을 포함함에 따라, 본 발명의 실시예들이 구현 가능하다. 다만, 전력 변환부(140)가 송신 코일(113, 115)들의 개수에 상응하는 개수의 증폭기(143, 145)들을 포함하고, 증폭기(143, 145)들이 송신 코일(113, 115)들에 개별적으로 연결되어야 한다. 또는 전력 변환부(140)가 송신 코일(113, 115)들의 개수에 상응하는 개수의 스위치(173, 175)들을 포함하고, 스위치(173, 175)들이 송신 코일(113, 115)들에 개별적으로 대응되어야 한다.
본 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치(100)가 다수개의 송신 코일(113, 115)들을 포함함으로써, 무선 전력 송신 장치(100)가 효율적으로 전력을 송신할 수 있다. 이 때 무선 전력 송신 장치(100)에서, 송신 코일(113, 115)들이 교대로 구동함으로써, 무선 전력 송신 장치(100)의 충전 영역이 확장될 수 있다. 즉 무선 전력 송신 장치(100)의 충전 영역에서, 무선 전력 수신 장치(도 1의 30)가 송신 코일(113, 115)들 중 적어도 어느 하나로부터 전력을 수신할 수 있다. 이로 인하여, 무선 전력 충전 시스템(도 1의 10)의 효율이 향상될 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (11)

  1. 다수개의 송신 코일들과,
    상기 송신 코일들을 교대로 동작시켜, 무선으로 전력을 송신하는 제어부를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부의 제어 하에, 상기 송신 코일들로 상기 전력을 제공하는 전력 변환부를 더 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전력 변환부는,
    상기 송신 코일들에 개별적으로 연결되며, 교대로 동작하는 다수개의 증폭기들을 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 전력 변환부는,
    증폭기와,
    상기 증폭기와 송신 코일들 사이에서, 상기 송신 코일들을 상기 증폭기에 교대로 연결시키는 스위치부를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 송신 코일들은,
    활성 구간과 비활성 구간을 포함하는 동작 주기에 따라 동작하는 무선 전력 송신 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 송신 코일들의 활성 구간들이 서로 다른 시간에 배치되는 무선 전력 송신 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 송신 코일들은,
    제 1 송신 코일과,
    상기 제 1 송신 코일의 내측에 배치되는 제 2 송신 코일을 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 송신 코일의 중심과 상기 제 2 송신 코일의 중심이 일치하는 무선 전력 송신 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 송신 코일들을 교대로 동작시켜, 무선 전력 수신 장치의 존재 여부를 판단하고,
    상기 무선 전력 수신 장치가 존재하면, 상기 송신 코일들을 교대로 동작시켜, 상기 전력을 송신하는 무선 전력 송신 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 송신 코일들은,
    동일한 충전 방식을 갖는 무선 전력 송신 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 송신 코일들은,
    상이한 충전 방식을 갖는 무선 전력 송신 장치.
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