KR20160042764A - 비접촉식 전력 전달을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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수마 메마나 나라야나 바트
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Abstract

주(主) 코일 조립체를 포함하는 시스템이 제공된다. 주 코일 조립체는 제1 대역폭을 갖는 제1 공진 주파수에서 작동하도록 구성되며; 제1 공진 주파수와 시스템 주파수 간의 차이는 제1 대역폭의 2배 이상이고, 제1 공진 주파수는, 주 코일 조립체를 시스템 주파수로 통전시킬 시에 주 전류가 주 코일 조립체에 유도되도록 선택되며, 주 전류는 시스템 전류보다 적어도 10배 더 작다.

Description

비접촉식 전력 전달을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONTACTLESS POWER TRANSFER}
본 발명의 실시예는 일반적으로 전력 전달 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 비접촉식 전력 전달 시스템에 관한 것이다.
전력 전달 시스템은 하나의 대상에서 다른 대상으로 전력을 전달하기 위해 채용된다. 전력 전달 방법에 기초하여, 전력 전달 시스템은 전력을 전달하기 위해 트랜스미터와 리시버 사이에 물리적 연결부를 사용하는 전력 전달 시스템과, 트랜스미터와 리시버 사이에 물리적 연결부가 없는 비접촉식 전력 전달 시스템으로 분류될 수 있다. 접촉식 전력 전달 시스템은 무선으로 전력을 전달하기 위한 다양한 방법을 채용한다. 그러한 한가지 접근법은 비접촉식 전력 전달 시스템에 기초한 공조기를 포함한다.
비접촉식 전력 전달 시스템에 기초한 공조기는 전기차 충전 및 무선 이동식 충전과 같은 다양한 어플리케이션에서 사용된다. 그러나, 비접촉식 전력 전달 시스템에 기초한 공진기의 구성 및 작동은, 비접촉식 전력 전달 시스템에 기초한 공조기가 채용되는 어플리케이션에 기초하여 다를 수 있다. 그러한 한가지 어플리케이션은 휴대폰, 태블릿 및 랩탑과 같은 가전용품에 전력을 제공하기 위해 비접촉식 전력 전달 시스템에 기초한 공조기를 포함할 수 있다.
그러한 구성에서, 비접촉식 전력 전달 시스템에 기초한 공조기는 전원으로부터 전력을 받아서 이 전력을 가전기기에 제공되는 부하 코일로 전달하는 소스 코일을 포함한다. 비접촉식 전력 전달 시스템에 기초한 공조기의 그러한 구성은 2가지 방식으로 작동될 수 있다. 첫번째 경우에, 소스 코일은 가전기기의 충전을 개시하기 전에 매번 수동으로 작동 상태로 전환될 수 있거나, 또는 두번째 경우에 소스 코일은 가전기기의 충전에 관한 요구의 유무에 관계 없이 작동 상태로 연속적으로 유지될 수 있다. 그러나, 첫번째 경우에 소스 코일을 작동시키는 것은 추가의 수동적인 노력을 요구하며, 두번째 경우에 소스 코일을 작동시키는 것은 바로 이웃한 영역에 바람직하지 않은 전자기 간섭을 초래하며, 이는 안전 및 건강상의 문제를 초래할 수 있다.
따라서, 전술한 문제를 해결하기 위한 개선된 시스템이 필요한다.
간략하게는, 일실시예에 따르면 주(主) 코일 조립체를 포함하는 시스템이 제공된다. 주 코일 조립체는 제1 대역폭을 갖는 제1 공진 주파수에서 작동하도록 구성되고; 제1 공진 구파수와 시스템 주파수 간의 차이는 제1 밴드폭의 2배 이상이고, 제1 공진 주파수는, 주 코일 조립체를 시스템 주파수로 통전시킬 시에 주 전류 - 시스템 전류보다 적어도 10배 더 작음 - 가 주 코일 조립체에 유도되도록 선택된다.
다른 실시예에 따르면, 무선 충전 시스템이 제공된다. 무선 충전 시스템은 시스템 주파수로 작동하도록 구성된 전원을 포함한다. 무선 충전 시스템은 또한 전원에 작동 가능하게 커플링되는 무선 충전 디바이스를 포함하며, 무선 충전 디바이스는 제1 공진 주파수로 작동하도록 구성되고 제1 대역폭을 갖는 하나 이상의 공진기 코일을 포함하며; 제1 공진 주파수와 시스템 주파수 간의 차이는 제1 대역폭의 2배 이상이다. 더욱이, 제1 공진 주파수는, 하나 이상의 공진기 코일을 전원을 사용하여 시스템 주파수로 통전시킬 시에 주 전류 - 시스템 전류보다 적어도 10배 더 작음 - 가 하나 이상의 공진기 코일에서 유도되도록 선택된다. 무선 충전 시스템은 하나 이상의 전기기기를 포함하고, 이 하나 이상의 전기기기는 각각의 전기기기에 있는 부하에 작동 가능하게 커플링되는 하나 이상의 부하 코일을 포함하며, 하나 이상의 부하 코일을 하나 이상의 공진기 코일에 자기적으로 커플링시킬 시에 시스템 전류가 하나 이상의 공진기 코일에 유도되어, 하나 이상의 부하 코일과 하나 이상의 공진기 코일 간의 전력 교환을 가능하게 한다.
본 발명의 이들 및 다른 피쳐, 양태 및 장점은, 첨부도면을 참고하여 아래의 상세한 설명을 읽어볼 때에 보다 잘 이해될 것이며. 첨부도면에서 유사한 부호는 도면 전반에 걸쳐 유사한 부품을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 모듈의 개략도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 도 1의 무선 충전 모듈과, 하나 이상의 전기기에 작동 가능하게 커플링되는 하나 이상의 부하 코일을 포함하는 비접촉식 전력 전달 시스템의 개략도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 도 2의 무선 충전 모듈의 다른 구성에 관한 개략도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 무선 충전 모듈에 부하 코일을 배치할 시에 도 3의 무선 충전 모듈의 공조기 R1 내지 R19에서의 예시적인 전류 패턴에 관한 개략도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 전력 전달 시스템의 다른 실시예의 개략도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 무선 충전 모듈에 근접하게 부하 코일을 배치할 시에 도 5의 무선 충전 모듈의 공조기 R1 내지 R19에서의 예시적인 전류 패턴에 관한 개략도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 도 3의 무선 충전 시스템의 2층 구상(矩象) 어레이 구성의 개략도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 도 3의 무선 충전 시스템의 3층 구상 어레이 구성의 개략도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 어레이를 형성할 수 있는 공조기의 다양한 구조를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 모듈을 포함하는 예시적인 퍼니쳐 모듈의 개략도.
본 발명의 실시예는 비접촉식 전력 전달을 위한 시스템을 포함한다. 상기 시스템은 제1 대역폭을 갖는 제1 공진 주파수로 작동하도록 구성된 주 코일 조립체를 포함하고; 제1 공진 주파수와 시스템 주파수 간의 차이는 제1 대역폭의 2배 이상이며, 제1 공진 주파수는 주 코일 조립체를 시스템 주파수로 통전시킬 시에 저 전류 - 시스템 전류보다 적어도 10배 더 작음 - 가 주 코일 조립체에 유도되도록 선택된다. 일실시예에서, 시스템은 무선 충전 시스템을 포함한다. 무선 충전 시스템은 전원, 무선 충전 디바이스 및 하나 이상의 전기기기를 포함한다.
달리 정의하지 않는 한, 여기에서 사용되는 기술용어 및 과학용어는 본 개시가 속하는 업계의 숙련자들이 통상적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 여기에서 사용되는 "제1", "제2" 등과 같은 용어는 어떠한 순서, 양 또는 중요도를 나타내는 것이 아니라, 요소들을 서로 구별하는 데 사용된다. 또한, 단수 형태는 양의 제한을 나타내는 것이 아니라, 오히려 인용된 아이템들 중 적어도 하나의 존재를 나타낸다. "또는"이라는 용어는 포괄적인 것을 의미하며, 열거된 아이템들 중 하나, 몇몇 또는 모두를 의미한다. 여기에서 "포함하는", "구비하는", 또는 "갖는" 및 이들 용어의 변형어는 이후에 열거되는 아이템과 그 등가물 및 다른 아이템을 망라하는 것을 의미한다. 구체적으로, 달리 나타내지 않으면 "커플링되는"이라는 용어는 2개 이상의 공진기들이 특정 주파수로 여기될 때에 전력을 교환할 수 있도록 하는 2개 이상의 공진기들 간의 커플링으로서 정의되는 공진 커플링을 포함한다. "교환" 및 "전달"이라는 용어는 명세서에서 호환 가능하게 사용될 수 있으며, 동일한 의미를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 전력 전달 시스템(10)의 개략도이다. 상기 시스템(10)은 제1 대역폭을 갖는 제1 공진 주파수에서 작동하도록 구성되는 주 코일 조립체(20)를 포함한다. 주 코일 조립체(20)는, 제1 공진 주파수와 시스템 주파수 간의 차이가 제1 대역폭의 2배 이상이 되도록 구성된다. 일실시예에서, 시스템 주파수는 주 코일 조립체(20)에 작동 가능하게 커플링되는 전원(30)의 주파수를 포함한다. 더욱이, 전원(30)은 주 코일 조립체(20)를 시스템 주파수로 통전시키는 데 사용되고, 주 코일 조립체(20)의 통전 시에 주 전류가 주 코일 조립체(20) 내에 유도된다.
상기 시스템(10)은, 주 코일 조립체(20)에 자기적으로 커플링될 수 있는 부하 코일(40)을 더 포함한다. 부하 코일(40)은, 주 코일 조립체(20)에 자기적으로 커플링되도록 주 코일 조립체(20)로부터 예정된 거리(50) 내에 배치된다. 주 코일 조립체(20)와 부하 코일(40) 간의 자기적 커플링으로 인해, 주 코일 조립체(20)와 부하 코일(40) 내에 시스템 전류가 유도된다. 여기에서 사용되는 "시스템 전류"라는 용어는 전원(30)에 의해 제공되는 전류로서 규정될 수 있다. 주 코일 조립체(20)는 전원(30)으로부터 시스템 주파수의 시스템 전류를 얻어, 이 시스템 전류를 자기장(60)을 통해 부하 코일(40)로 전달한다.
더욱이, 부하 코일(40)이 주 코일 조립체(20)로부터 예정된 거리(50) 내에 배치되지 않고 주 코일 조립체(20)가 전원에 의해 통전되는 경우, 주 코일 조립체(20)에서의 주 전류는 시스템 전류보다 적어도 10배 미만이고, 이는 보다 적은 전기장 간섭을 초래한다. 주 코일 조립체(20)의 제1 공진 주파수를 선택하는 것에 관한 다른 상세가 도 2에 관하여 설명된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 도 1의 주 코일 조립체에 유도되는 전류에 대하여 제1 공진 주파수와 시스템 주파수를 도시한 예시적인 그래픽도(70)이다. X축(80)은 주파수를 나타낸다. Y축(90)은 전류를 나타낸다. 지점 100은 제1 공진 주파수를 나타낸다. 지점 110은 시스템 주파수를 나타낸다. 화살표 120는 제1 대역폭을 나타낸다. 화살표 130은 제1 공진 주파수와 시스템 주파수 간의 차이를 나타낸다. 곡선 140은, 부하 코일이 주 코일 조립체로부터 예정된 거리를 벗어나 배치될 때에 주 코일에 의해 얻어지는 전류를 나타낸다. 곡선 150은, 부하 코일이 주 코일 조립체로부터 예정된 거리 내에 배치될 때에 주 코일 조립체에 의해 얻어지는 전류를 나타낸다. 선 160은 주 전류를 나타내고, 선 170은 시스템 전류를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 제1 공진 주파수(100)와 시스템 주파수(110) 간의 차이(130)는 제1 대역폭(120)의 2배 이상이다. 더욱이, 주 코일 조립체에서의 시스템 주파수(110)의 주 전류(160)는, 부하 코일이 예정된 거리 내에 배치되지 않을 때에 시스템 전류(170)보다 10배 더 작다. 이와 유사하게, 도시한 바와 같이, 부하 코일이 예정된 거리 내에 배치된 경우에 시스템 주파수(110)의 시스템 전류(170)는 시스템 주파수(110)의 주 전류(160)보다 10배 더 크다. 이에 따라, 제1 공진 주파수(100)는, 주 코일 조립체를 시스템 주파수(110)로 통전시킬 시에 부하 코일이, 시스템 전류(170) - 부하 코일이 시스템 주파수(110)로 예정된 거리 내에 배치될 때에 유도됨 - 보다 적어도 10배 더 작은 주 전류(160)를 유도하도록 선택된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템(200)의 개략도이다. 무선 충전 시스템(200)은 하우징(220) 상에 배치된 주 코일 조립체(210)를 포함한다. 일실시예에서, 주 코일 조립체(210)는 무선 충전 디바이스를 포함한다. 주 코일 조립체(210)는 하나 이상의 공조기 코일로 이루어진 제1 층과 하나 이상의 공조기 코일로 이루어진 제2 층을 포함한다. 제1 층은 전원(240)에 작동 가능하게 커플링된 주 코일(230)을 포함한다. 제2 층은 주 코일(230)에 자기적으로 커플링되고 주 코일(230)의 상부에 배치되는 복수 개의 공조기 코일(250)을 포함한다. 주 코일(230)과 복수 개의 공조기 코일(250)은 전원(240)을 사용하여 시스템 주파수로 통전되고, 주 전류가 주 코일(230)과 복수 개의 공조기 코일(250)에 유도된다. 일실시예에서, 주 전류는 거의 0 전류를 포함한다. 특정 실시예에서, 거의 0 전류는 1 암페어 미만의 전류를 포함할 수 있다.
후속하여, 하나 이상의 전기기기(260, 270)는, 하나 이상의 전기기기(260, 270)에 작동 가능하게 연결되는 하나 이상의 부하 코일(280, 290)이 하나 이상의 공조기 코일 세트(265, 275)의 예정된 거리 내에 있도록, 복수 개의 공조기 코일(250) 부근에 배치된다. 일실시예에서, 각각의 세트(265, 275)는 하나 이상의 공조기 코일을 포함할 수 있다. 본 실시예는 제1 부하 코일(280)을 더 포함하는 제1 전기기기(260)와, 제2 부하 코일(290)을 더 포함하는 제2 전기기기(270)를 포함한다. 제1 전기기기(260)는 제1 공조기 코일 세트(265)에 근접 배치되고, 제2 전기기기(270)는 제2 공조기 코일 세트(275)에 근접 배치된다. 일실시예에서, 제1 부하 코일(280)과 제2 부하 코일(290) 각각은, 제1 공조기 코일 세트(265)와 제2 공조기 코일 세트(275)의 제1 공진 주파수에서의 변화를 각각 유도하는 자성재 코팅을 포함한다. 제1 공진 주파수에서의 그러한 변화는 주 전류를 거의 0에서 부하 전류(도 1의 시스템 전류)로 증가시킨다. 주 코일(230)과 제1 공조기 코일 세트(265) 및 제2 공조기 코일 세트(275)의 자기 커플링은 제1 부하 코일(280)과 제2 부하 코일(290)이 제1 공조기 코일 세트(265)와 제2 공조기 코일 세트(275)를 통해 동시에 그리고 독립적으로 주 코일(230)과 전력을 교환할 수 있게 한다. 일실시예에서, 제1 공조기 코일 세트(265)와 제2 공조기 코일 세트(275)는 제1 공조기 코일 세트(265) 및 제1 부하 코일(280)과 제2 공조기 코일 세트(275) 및 제2 부하 코일(290) 간의 전력 및 데이터의 양방향 교환을 가능하게 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 도 3의 무선 충전 시스템(200)의 다른 구성(300)에 관한 개략도이다. 무선 충전 시스템의 이러한 구성(300)은 주 코일(310)을 포함하는 제1 공조기 코일층과 주 코일(310) 위에 배치되는 복수 개의 공조기 코일(320)을 포함하는 제2 공조기 코일층을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 제2 공조기 코일층은 주 코일(310)에 자기적으로 커플링되는 19개의 공조기 코일(R1 내지 R19)로 이루어진 어레이(330)를 포함한다. 복수 개의 공조기 코일(320) 각각은 동일한 주 코일(310)에 의해 여기될 수 있다. 본 실시예의 상세한 작동은 이후에 도 5에 관하여 설명된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 무선 충전 시스템에 부하 코일(도 3)을 배치할 시에 도 3의 무선 충전 시스템(300)의 공조기 코일(R1 내지 R4, R8, R14 및 R19)에서의 예시적인 전류 패턴(350)의 개략도이다. 본 실시예에서, 부하 코일(도 3)은, 공조기 코일(R1 내지 R4, R8, R14 및 R19)이 예정된 거리 내에 놓이고 시스템 전류(도 1)가 공조기 코일(R1 내지 R4, R8, R14 및 R19)에 유도되도록 무선 충전 시스템에 배치된다. 공조기 코일(R1 내지 R4, R8, R14 및 R19), 주 코일(310) 및 부하 코일 간의 자기 커플링은 공조기 코일(R1 내지 R4, R8, R14 및 R19)을 통한 주 코일과 부하 코일 간의 전력 교환을 가능하게 한다. 그러나, 각각의 공조기 코일을 통해 흐르는 시스템 전류의 강도는 각각의 공조기 코일 위에 배치되는 부하 코일의 일부분에 기초하여 다를 수 있다. 본 실시예에서, 공조기 코일(R1, R4, 및 R8)은 주 코일(도 3)에서부터 부하 코일로 흐르는, 섹션 360으로 도시한, 최고 전류 강도를 나타낼 수 있다. 이와 유사하게, 공조기(R14, R2 및 R19)는 주 코일에서부터 부하 코일로 흐르는, 섹션 370으로 나타낸 온건한 전류 강도를 나타내고, 공조기(R3)는 섹션 380으로 나타낸 최소 전류 강도를 나타낸다. 더욱이, 어레이(330)(도 4)에서 나머지 공조기 코일은 시스템 전류보다 적어도 10배 더 작은 주 전류를 포함한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도 3의 무선 충전 시스템(200)의 다른 구성(400)에 관한 개략도이다. 무선 충전 시스템의 이 구성(400)은 육각형 어레이로 배치되고 전원에 작동 가능하게 연결되는 단지 하나의 공조기 코일층(410)을 포함할 수 있다. 일실시예에서, 공조기 코일(410) 각각은 평행하게 전원 소스에 작동 가능하게 커플링된다. 공조기 코일 각각은 시스템 주파수의 주 전류를 포함하고, 하나 이상의 부하 코일을 하나 이상의 공조기 코일에 자기적으로 커플링할 시에 하나 이상의 부하 코일로부터 예정된 거리 내에 있는 공조기 코일은 시스템 전류를 유도하여, 도 3 내지 도 5에서 설명한 바와 같은 전력 교환을 가능하게 한다. 일실시예에서, 상기 구성(400)은 또한 구상 어레이로 배치될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 도 3의 무선 충전 시스템(200)의 2층 구상 어레이 구성(420)의 개략도이다. 이 구성(420)은 구상 어레이로 배치된 공조기 코일로 이루어진 2개의 층(430, 440)을 포함한다. 제1 층(430)은 공조기 코일(450)을 구상 어레이로 배치하는 것에 의해 형성된다. 더욱이, 공조기 코일(450)의 제2 층(440)은, 제1 층(430)과 제2 층(440) 사이에 공극이 없도록 하는 배치 방식으로 제1 층(430)의 상부에 배치된다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 도 3의 무선 충전 시스템(200)의 3층 구상 어레이 구성(460)의 개략도이다. 이 구성에서, 제3 층(460)은 구상 어레이를 형성하도록 도 7의 제2 층(440)의 상부에 배치된다. 제3 층(460)은, 제1층(430), 제2 층(440) 및 제3 층(460) 사이에 공극이 없도록 하는 배치 방식으로 제2 층(440)의 상부 상에 배치된다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 주 코일 조립체를 형성할 수 있는 공조기 코일의 다양한 구조(500)를 도시한다. 일실시예에서, 복수 개의 공조기 코일은 단일 루프 코일(510)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 복수 개의 공조기 코일은 분할 링 구조(520), 나선형 구조(530), 스위스롤 구조(540) 또는 나선형 코일(550)의 다수의 권선을 포함할 수 있다. 특정 어플리케이션을 위한 구조의 선택은 어레이 크기 및 복수 개의 공조기의 자가 공조 주파수에 의해 결정된다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른, 도 3의 무선 충전 시스템의 다른 실시예(600)에 관한 개략도이다. 본 실시예에서, 무선 충전 시스템(600)은 무선 충전 디바이스(610)와 하나 이상의 부하 코일(620)을 포함한다. 무선 충전 디바이스(610)는 제1 공조기 코일 세트(640)를 포함하는 제1 층(630)과 제2 공조기 코일 세트(660)를 포함하는 제2 층(650)을 더 포함한다. 제2 공조기 코일 세트(660)는, 제1 공조기 코일 세트(640)에 있는 각각의 공조기 코일이 제2 공조기 코일 세트(660)에 있는 공조기 코일에 대응하도록 제1 공조기 코일 세트(640) 위에 배치된다. 예컨대, 무선 충전 시스템(600)은 제1 공조기 코일 세트(640)를 형성하는 4개의 공조기 코일 - 도면부호 642, 644, 646, 648로 나타냄 - 을 포함한다. 4개의 공조기 코일(642, 644, 646, 648) 각각은 제2 공조기 코일 세트(660)를 형성하는 4개의 대응하는 공조기 코일 - 도면부호 662, 664, 666, 668로 나타냄 - 에 개별적으로 커플링될 수 있다. 4개의 코일(642, 644, 646, 648) 각각은 전원(670)에 작동 가능하게 커플링된다. 예시를 목적으로, 단지 하나의 부하 코일(620)만이 제시되지만, 다수의 부하 코일이 도 3에 개시한 하나 이상의 공조기 코일과 함께 전력을 동시에 교환하기 위해 사용될 수도 있다. 일실시예에서, 제2 공조기 세트(660)에 있는 하나 이상의 공조기 코일은 하나 이상의 공조기 코일 세트를 형성할 수 있고, 제2 층(650)에 있는 공조기 코일 세트 각각은 제1 공조기 세트(640)에 있는 대응하는 공조기 코일에 자기적으로 커플링될 수 있다.
공정 중에, 부하 코일(620)을 공조기 코일(664, 666)과 같은 제2 공조기 코일 세트(660) 부근에 배치할 시에, 시스템 전류가 공조기 코일(664, 666)과, 제1 공조기 코일 세트(640)의 대응하는 공조기 코일(644, 646)에 유도된다. 일실시예에서, 대응하는 공조기(664, 666) - 부하 코일(620)의 예정된 거리(680) 내에 배치됨 - 의 전류에서의 변화가 관찰된다. 대응하는 공조기(664, 666)의 전류에서의 그러한 변화는 제1 공조기 코일 세트의 대응하는 공조기 코일(644, 646)의 전류에서의 변화를 유도한다. 공조기 코일(644, 646, 664, 666)에서의 전류는 주 전류(도 1 내지 도 2)로부터, 주 전류보다 10배 이상 큰 시스템 전류로 증가한다. 공조기 코일(644, 646, 664, 666)에서의 전류의 상기한 변화는 무선 충전 디바이스에 있는 하나 이상의 공조기 코일(644, 646, 664, 666)과 부하 코일(620) 간의 전력 교환을 가능하게 한다.
당업자라면 상이한 실시예로부터의 다양한 피쳐의 호환가능성을 이해할 것이고, 설명한 다양한 피쳐와 각각의 피쳐에 대해 다른 알려진 등가물들은 당업자에 의해 본 개시의 원리에 따른 다른 시스템 및 기술을 구현하도록 혼합되고 결합될 수 있다는 것이 이해된다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 실제 사상 내에 속하는 상기한 모든 수정 및 변형을 포괄하는 것으로 의도된다.
여기에서는 단지 본 발명의 몇몇 피쳐만을 예시하고 설명하였지만, 당업자에게 여러 수정 및 변형이 떠오를 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 실제 사상 내에 속하는 상기한 모든 수정 및 변형을 포괄하는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 시스템으로서,
    제1 대역폭을 갖는 제1 공진 주파수에서 작동하도록 구성되는 주(主) 코일 조립체를 포함하고,
    제1 공진 주파수와 시스템 주파수 간의 차이는 제1 대역폭의 2배 이상이며,
    제1 공진 주파수는, 주 코일 조립체를 시스템 주파수로 통전시킬 시에 주 전류가 주 코일 조립체에 유도되도록 선택되며, 주 전류는 시스템 전류보다 적어도 10배 더 작은 것인 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 부하 코일을 더 포함하고, 상기 시스템 전류는, 부하 코일을 주 코일 조립체에 자기적으로 커플링할 시에 주 코일 조립체에 의해 얻어지는 전류를 포함하는 것인 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 주 코일 조립체는 하나 이상의 공조기 코일을 포함하고, 부하 코일은 하나 이상의 부하 코일을 포함하는 것인 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 주 코일 조립체는 하나 이상의 공조기 코일층을 포함하는 것인 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 하나 이상의 부하 코일은, 하나 이상의 공조기 코일과 하나 이상의 부하 코일 간의 전력 교환이 가능하도록 하나 이상의 공조기 코일에 자기적으로 커플링되는 것인 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 주 코일 조립체에서 하나 이상의 부하 코일로부터의 예정된 거리 내에 있는 하나 이상의 공조기 코일은, 하나 이상의 공조기 코일과 하나 이상의 부하 코일 간의 전력 교환이 가능하도록 시스템 전류에서 작동하는 것인 시스템.
  7. 제3항에 있어서, 하나 이상의 공조기 코일은 하나 이상의 공조기 코일과 하나 이상의 부하 코일 간의 동시적 전력 및 데이터 교환을 가능하게 하는 것인 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 하나 이상의 공조기 코일은 하나 이상의 공조기 코일과 하나 이상의 부하 코일 간의 양방향 전력 및 데이터 교환을 가능하게 하는 것인 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 주 코일 조립체는 전원에 의해 통전되고, 시스템 주파수는 전원의 주파수를 포함하는 것인 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 주 코일 조립체는 무선 방전 디바이스를 포함하는 것인 시스템.
  11. 무선 충전 시스템으로서,
    시스템 주파수로 작동하도록 구성된 전원;
    제1 대역폭을 갖는 제1 공진 주파수에서 작동하도록 구성되는 하나 이상의 공조기 코일을 포함하고, 전원에 작동 가능하게 커플링되는 무선 충전 디바이스; 및
    각각에 있는 부하에 작동 가능하게 커플링되는 하나 이상의 부하 코일을 포함하는 하나 이상의 전기기기
    를 포함하고, 제1 공진 주파수와 시스템 주파수 간의 차이는 제1 대역폭의 2배 이상이며,
    제1 공진 주파수는, 전원에 의해 하나 이상의 공조기 코일을 시스템 주파수로 통전시킬 시에 주 전류가 하나 이상의 공조기 코일에 유도되도록 선택되고, 주 전류는 시스템 전류보다 적어도 10배 더 작으며,
    하나 이상의 부하 코일을 하나 이상의 공조기 코일에 자기적으로 커플링할 시에, 하나 이상의 공조기 코일에는, 하나 이상의 부하 코일과 하나 이상의 공조기 코일 간의 전력 교환을 가능하게 하도록 시스템 전류가 유도되는 것인 무선 충전 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 하나 이상의 부하 코일로부터의 예정된 거리 내에 있는 하나 이상의 공조기 코일은, 하나 이상의 공조기 코일과 하나 이상의 부하 코일 간의 전력 교환을 가능하게 하도록 시스템 전류에서 작동하는 것인 무선 충전 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 하나 이상의 공조기 코일은 하나 이상의 공조기 코일과 하나 이상의 부하 코일 간의 동시적 전력 및 데이터 교환을 가능하게 하는 것인 무선 충전 시스템.
  14. 제11항에 있어서, 하나 이상의 공조기 코일은 하나 이상의 공조기 코일과 하나 이상의 부하 코일 사이의 양방향 전력 및 데이터 교환을 가능하게 하는 것인 무선 충전 시스템.
  15. 제11항에 있어서, 하나 이상의 공조기 코일은 하나 이상의 공조기 코일층으로 배치되는 것인 무선 충전 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 하나의 공조기 코일이 제1 층을 형성하고 주 코일로서 작동하며, 복수 개의 공조기 코일이 주 코일의 상부에 배치되는 제2 층을 형성하는 것인 무선 충전 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 주 코일은 전원에 작동 가능하게 커플링되고, 복수 개의 공조기 코일은 주 코일에 자기적으로 커플링되는 것인 무선 충전 시스템.
  18. 제15항에 있어서, 제1 공조기 코일 세트가 제1 층을 형성하고, 제2 공조기 코일 세트가 제2 층을 형성하며, 제2 층은 제1 층의 상부에 배치되는 것인 무선 충전 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 제1 공조기 코일 세트에 있는 공조기 코일 각각은 제2 공조기 코일 세트에 있는 대응하는 공조기 코일에 자기적으로 커플링되는 것인 무선 충전 시스템.
  20. 제18항에 있어서, 제1 공조기 코일 세트에 있는 공조기 각각은, 평행한 구성으로 전원에 작동 가능하게 커플링되고, 하나 이상의 부하 코일을 제2 공조기 코일 세트에 있는 하나 이상의 공조기 코일에 자기적으로 커플링할 시에 시스템 전류에서 제1 공조기 코일 세트에 있는 대응하는 공조기 코일과 하나 이상의 부하 코일 간의 전력 교환을 가능하게 하는 것인 무선 충전 시스템.
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