KR20160063979A - 무선 전력 수신 장치 및 그의 전력 제어 방법, 그리고 무선 전력 시스템 - Google Patents

무선 전력 수신 장치 및 그의 전력 제어 방법, 그리고 무선 전력 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20160063979A
KR20160063979A KR1020150155199A KR20150155199A KR20160063979A KR 20160063979 A KR20160063979 A KR 20160063979A KR 1020150155199 A KR1020150155199 A KR 1020150155199A KR 20150155199 A KR20150155199 A KR 20150155199A KR 20160063979 A KR20160063979 A KR 20160063979A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
power signal
wireless
signal
load
Prior art date
Application number
KR1020150155199A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102429819B1 (ko
Inventor
김성민
문정익
윤재훈
조인귀
Original Assignee
한국전자통신연구원
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 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to US14/953,102 priority Critical patent/US10020669B2/en
Publication of KR20160063979A publication Critical patent/KR20160063979A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102429819B1 publication Critical patent/KR102429819B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H02J17/00—
    • H02J7/025—
    • H04B5/0037—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 무선 전력 수신 장치 및 그의 전력 제어 방법, 그리고 무선 전력 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 장치는, 공진기를 통해 무선 전력 송신 장치로부터 RF 전력신호를 수신하는 동안 상기 RF 전력신호를 부하로 공급하고 남은 여분전력을 수집하는 여분전력 수집부, 상기 RF 전력신호의 수신 상태에 따라 상기 RF 전력신호 및 상기 보조 배터리의 전력신호 중 어느 하나를 선택하여 전력신호를 출력하는 전원 선택부, 상기 무선 전력 송신 장치로부터 RF 전력신호의 송신이 중단된 상태에서 상기 부하에 전력 공급이 요구되는 경우, 상기 전원 선택부로부터 보조 배터리의 전력신호를 제공받아 상기 무선 전력 송신 장치와의 무선 통신을 수행하는 통신부, 및 상기 무선 전력 송신 장치와의 무선 통신을 통해 상기 부하에 공급할 RF 전력신호의 송신을 요청하는 제어부를 포함한다.

Description

무선 전력 수신 장치 및 그의 전력 제어 방법, 그리고 무선 전력 시스템{Wireless power receiving apparatus and power controlling method thereof, wireless power system}
본 발명은 무선 전력 수신 장치 및 그의 전력 제어 방법, 그리고 무선 전력 시스템에 관한 것이다.
무선 전력전송 시스템은 송신 장치와 수신 장치 간 통신을 통해 무선 전력의 송신을 요청하고, 송신 장치에서 RF 전력신호를 송신하면 수신 장치에서 RF 전력신호를 수신하여 부하로 전원을 공급하게 된다.
이때 수신 장치는 초기에 송신 장치와의 통신을 개시하기 위한 전력이 필요한데, 무선 전력 수신 장치의 배터리가 없거나 혹은 배터리의 전원이 모두 방전된 경우 초기 구동을 위한 전원을 공급받지 못하게 된다.
이에, 무선 전력 전송 시스템은 송신 장치는 수신 장치의 초기 구동을 위해 주기적으로 대기 상태에서 벗어나 일정시간 동안 전력을 송신하며 수신 장치로부터 통신을 개시하기 위한 응답을 수신할 때까지 대기하고 일정시간 동안 응답이 없으면 다시 대시상태로 전환된다. 한편, 수신 장치는 송신 장치로부터 주기적으로 입력되는 전력을 이용하여 초기 구동하고 송신 장치와의 통신을 개시하게 된다.
하지만, 상술한 방식의 경우, 송신 장치는 수신 장치의 초기 구동을 위해 주기적으로 전력을 송신해야하므로 불필요한 전력 송신이 이루어져 에너지 효율이 저하될 수 있다.
한국공개특허 제10-2011-0074020호
본 발명의 목적은, 송신 장치로부터 전송된 RF 전력신호 중 부하에서 요구되는 전력을 제외한 여분전력을 수집하고 공급되는 전력이 없는 경우에 수집된 여분전력을 활용하여 수신 장치를 구동하도록 하는 무선 전력 수신 장치 및 그의 전력 제어 방법, 그리고 무선 전력 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 전력 수신 장치는, 공진기를 통해 무선 전력 송신 장치로부터 RF 전력신호를 수신하는 동안 상기 RF 전력신호를 부하로 공급하고 남은 여분전력을 수집하는 여분전력 수집부, 상기 RF 전력신호의 수신 상태에 따라 상기 RF 전력신호 및 상기 보조 배터리의 전력신호 중 어느 하나를 선택하여 전력신호를 출력하는 전원 선택부, 상기 무선 전력 송신 장치로부터 RF 전력신호의 송신이 중단된 상태에서 상기 부하에 전력 공급이 요구되는 경우, 상기 전원 선택부로부터 보조 배터리의 전력신호를 제공받아 상기 무선 전력 송신 장치와의 무선 통신을 수행하는 통신부, 및 상기 무선 전력 송신 장치와의 무선 통신을 통해 상기 부하에 공급할 RF 전력신호의 송신을 요청하는 제어부를 포함하는 특징으로 한다.
상기 전원 선택부는, 상기 RF 전력신호가 입력되지 않는 상태에서 상기 부하에 전력 공급이 요구되는 경우, 상기 보조 배터리의 전력신호를 선택하여 상기 통신부 및 상기 제어부로 초기 구동을 위한 동작 전원을 공급하는 것을 특징으로 한다.상기 여분전력 수집부로부터 출력되는 여분전력을 단속하는 스위치부를 더 포함하며,
상기 제어부는, 수집된 여분전력의 양을 확인하여 상기 수집된 여분전력의 양이 미리 정해진 범위 내이면 상기 스위치부를 온 제어하고, 그렇지 않으면 오프 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 무선 전력 수신 장치는, 상기 스위치부의 온 제어 시, 상기 수집된 여분전력으로부터 에너지를 재생하여 상기 보조 배터리로 제공하는 에너지 재생부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 무선 전력 송신 장치로부터 RF 전력신호를 수신하는 동안 무선 통신을 통해 상기 수신되는 RF 전력신호의 크기를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 수집된 여분전력의 양을 확인하여 상기 수집된 여분전력의 양에 따라 수신되는 RF 전력신호의 크기를 조정하여, 조정된 RF 전력신호의 크기 정보를 상기 무선 전력 송신 장치로 송신하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 부하에서 요구되는 전력량 및 상기 RF 전력신호의 수신 상태에 따라 수신되는 RF 전력신호의 크기를 조정하여, 조정된 RF 전력신호의 크기 정보를 상기 무선 전력 송신 장치로 송신하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 무선 전력 수신 장치는, 상기 무선 전력 송신 장치로부터 수신된 RF 전력신호를 정류하는 정류부, 및 정류된 RF 전력신호를 DC 신호로 변환하여 무선 전력 수신 장치와 연결된 부하로 제공하는 DC 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 전력 제어 방법은, 무선 전력 수신 장치가, 공진기를 통해 무선 전력 송신 장치로부터 RF 전력신호를 수신하는 동안 상기 RF 전력신호를 부하로 공급하고 남은 여분전력을 수집하는 단계, 수집된 여분전력을 이용하여 보조 배터리를 충전하는 단계, 상기 무선 전력 송신 장치로부터 RF 전력신호의 송신이 중단된 상태에서 상기 부하에 전력 공급이 요구되는 경우, 상기 보조 배터리로부터 출력되는 전력신호를 이용하여 상기 무선 전력 송신 장치와의 무선 통신을 시도하는 단계, 및 상기 무선 전력 송신 장치로 상기 부하에 공급할 RF 전력신호의 송신을 요청하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 전력 시스템은, 입력되는 전원을 RF 전력신호로 변환하여 공진기를 통해 송신하는 무선 전력 송신 장치, 및 상기 무선 전력 송신 장치로부터 송신되는 RF 전력신호를 공진기를 통해 수신하여 부하로 공급하고, 수신된 RF 전력신호 중 상기 부하로 공급하고 남은 여분전력을 수집하여 보조 배터리를 충전하는 무선 전력 수신 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 무선 전력 수신 장치는, 상기 무선 전력 송신 장치로부터 RF 전력신호의 송신이 중단된 상태에서 상기 부하에 전력 공급이 요구되는 경우, 상기 보조 배터리로부터 출력되는 전력신호를 이용하여 상기 무선 전력 송신 장치와의 무선 통신을 시도하고, 상기 무선 전력 송신 장치로 상기 부하에 공급할 RF 전력신호의 송신을 요청하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 송신 장치로부터 전송된 RF 전력신호 중 부하에서 요구되는 전력을 제외한 여분전력을 수집하고 공급되는 전력이 없는 경우에 수집된 여분전력을 활용하여 수신 장치를 초기 구동함으로써, 송신 장치는 수신 장치가 반응할 때까지 주기적으로 RF 전력신호를 송신하지 않아도 되므로 에너지 효율을 증대시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 전력 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 무선 전력 수신 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 전력 제어 동작을 도시한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 전력 제어 동작을 도시한 예시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 무선 전력 수신 장치의 보조 배터리 충전 동작을 도시한 예시도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 무선 전력 수신 장치의 전력 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 전력 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선 전력 시스템은 무선 전력 송신 장치(이하에서는 '송신 장치'라 칭한다.)(100) 및 무 선전력 수신 장치(이하에서는 '수신 장치'라 칭한다.)(200)를 포함할 수 있다.
송신 장치(100) 및 수신 장치(200)는 무선 통신을 통해 무선 전력 송신을 위한 정보를 주고 받는다. 이때, 수신 장치(200)는 송신 장치(100)로부터 송신되는 RF 전력신호의 크기를 결정하여 송신 장치(100)로 전송하고, 송신 장치(100)는 수신 장치(200)로부터 전송된 RF 전력신호의 크기 정보에 근거하여 해당하는 크기의 RF 전력신호를 송신하도록 한다.
여기서, 송신 장치(100) 및 수신 장치(200)는 각각 공진기(101, 201)를 포함한다. 송신 장치(100)는 송신 공진기(101)를 통해 RF 전력신호를 송신하고, 수신 장치(200)는 수신 공진기(201)를 통해 송신 장치(100)로부터의 RF 전력신호를 수신하게 된다.
수신 장치(200)는 송신 공진기(101) 및 수신 공진기(201)의 위치 및 RF 전력신호의 전송 상태에 따라 RF 전력신호의 크기를 결정할 수 있으며, 이때 부하(300)에서 요구되는 전력량과 여분 전력량은 근거로 송신되는 RF 전력신호의 크기를 결정할 수 있다. 여기서, 수신 장치(200)는 부하(300)에 전력을 공급하고 일정량의 여분전력이 발생할 수 있는 정도로 RF 전력신호의 크기를 결정할 수 있다.
송신 장치(100)는 수신 장치(200)와의 통신을 통해 수신 공진기(201)가 접근해 있음을 확인할 수 있으며, 수신 공진기(201)가 접근해 있는 경우 AC 혹은 DC 전원단에서 입력되는 전원을 이용하여 RF 전력신호를 생성한다. 이때, 송신 장치(100)는 수신 장치(200)로부터 결정된 크기에 대응하여 출력되는 RF 전력신호의 크기를 조정하도록 한다.
수신 장치(200)는 송신 장치(100)로부터 송신된 RF 전력신호 중 부하(300)에서 요구되는 전력을 부하(300)로 제공하고, 나머지 여분전력을 수집하여 보조 배터리(280)를 충전할 수 있다. 여기서, 부하(300)는 수신 장치(200)와 연결되어 소정의 전력을 소모하는 전자기기일 수 있으며, 수신 장치(200)로부터 공급된 전력을 이용하여 전원을 충전하는 충전용 배터리일 수도 있다.
한편, 수신 장치(200)는 송신 장치(100)로부터 RF 전력신호가 수신되지 않는 등 외부로부터의 전력 공급이 차단된 상태에서 부하에 전력 공급이 요구되는 경우, 사전에 충전된 보조 배터리(280)의 전력을 이용하여 초기 구동을 시도할 수 있다. 수신 장치(200)가 보조 배터리(280)를 이용하여 초기 구동된 이후에는 송신 장치(100)와의 무선 통신을 통해 부하로 공급할 RF 전력신호의 송신을 요청할 수 있다. 이 경우, 수신 장치(200)는 RF 전력신호의 송신 요청 시, 요구되는 RF 전력신호의 크기 정보를 함께 송신할 수 있다. 한편, 수신 장치(200)는 송신 장치(100)로부터 RF 전력신호를 수신한 이후에 요구되는 RF 전력신호의 크기 정보를 송신 장치(100)로 송신할 수도 있다.
이에, 수신 장치(200)에 대한 세부 구성에 대해서는 도 2의 실시예를 참조하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 무선 전력 수신 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 수신 장치(200)는 제어부(210), 통신부(220), 정류부(230), DC 변환부(240), 여분전력 수집부(250), 스위치부(260), 에너지 재생부(270), 전원 선택부(290) 및 보조 배터리(280)를 포함할 수 있다.
부하(300)에서 요구되는 전력은 해당 부하(300)의 동작 상태에 따라 계속 변화한다. 이에, 제어부(210)는 부하(300)에서 요구되는 전력에 더하여 여분전력이 존재하도록 송신 장치(100)로부터 출력되는 RF 전력신호의 크기를 결정할 수 있다.
이때, 제어부(210)는 수신 장치(200)와 송신 장치(100)간 통신 상태와 부하(300)의 종류 등에 따라 부하(300)에서 요구되는 전력의 변화량을 예측하여 여분전력 수집부(250)에 의해 수집되는 여분전력의 양을 결정하도록 한다.
또한, 제어부(210)는 통신부(220)에 의해 송신 장치(100)와의 무선 통신을 개시하도록 제어할 수 있다. 통신부(220)는 송신 장치(100)와 통신 연결되면, 부하(300)에서 요구되는 전력 및 여분전력을 합한 크기에 대응하는 RF 전력신호의 크기 정보를 송신 장치(100)로 송신하도록 한다.
통신부(220)를 통해 송신 장치(100)로 송신된 크기 정보에 해당하는 RF 전력신호가 송신 장치(100)의 송신 공진기(101)를 통해 송신되면, 수신 장치(200)의 수신 공진기(201)는 RF 전력신호를 수신하여 정류부(230)로 전달한다.
이에, 제어부(210)는 RF 전력신호가 수신되면 정류부(230) 및 DC 변환부(240)의 동작을 제어할 수 있다. 이때, 정류부(230)는 전달된 RF 전력신호를 부하(300)에 대응하여 미리 정해진 크기의 신호로 정류한다. 정류부(230)는 정류된 전력신호를 DC 변환부(240)로 전달하고, DC 변환부(240)는 정류부(230)로부터 전달된 전력신호를 DC 신호로 변환하여 부하(300)로 출력하도록 한다.
이 경우, 제어부(210) 및 통신부(220)는 정류부(230)로부터 출력된 전력신호에 의해 동작할 수 있다.
한편, 수신 장치(200)에서 수신된 RF 전력신호는 부하(300)에서 요구되는 전력 외에 여분전력을 포함하고 있다. 따라서, 정류부(230)는 부하(300)로 공급하고 남은 여분전력을 여분전력 수집부(250)로 전달하다.
여분전력 수집부(250)는 정류부(230)로부터 전달된 전력신호를 수집한다. 여분전력 수집부(250)는 수집된 전력량에 대한 정보를 제어부(210)로 제공할 수 있다. 이때, 제어부(210)는 여분전력 수집부(250)에 의해 수집된 전력량에 따라 여분전력 수집부(250)와 에너지 재생부(270) 사이에서 전력을 단속하는 스위치부(260)의 온/오프 동작을 제어할 수 있다.
여기서, 제어부(210)는 수집된 여분전력의 양이 미리 정해진 범위 내이면 스위치부(260)를 온 제어하여 수집된 여분전력이 에너지 재생부(270)로 전달되도록 한다. 에너지 재생부(270)는 입력된 여분전력을 이용하여 에너지를 발생하고, 발생된 에너지를 보조 배터리(280)로 공급한다. 따라서, 보조 배터리(280)는 에너지 재생부(270)에 의해 발생된 에너지를 이용하여 충전을 수행하도록 한다. 이때, 보조 배터리(280)는 충전 전원을 전원 선택부(290)를 통해 제어부(210) 및/또는 통신부(220)로 제공할 수 있다.
한편, 제어부(210)는 수집된 여분전력의 양이 미리 정해진 범위를 벗어나면, 스위치부(260)를 오프 제어하여 수집된 여분전력이 에너지 재생부(270)로 전달되는 것을 차단하도록 한다.
전원 선택부(290)는 정류부(230)의 전력신호 출력단 및 보조 배터리(280)의 전력신호 출력단과 연결된다. 이때, 전원 선택부(290)는 송신 장치(100)를 통해 RF 전력신호가 제공되는 경우, 전원선택 스위치를 정류부(230)의 전력신호 출력단과 연결한다. 이 경우, 전원 선택부(290)는 정류부(230)로부터 출력되는 전력신호(이하, '제1 전력신호'라 칭한다.)를 제어부(210) 및 통신부(220)의 동작 전원으로 제공하도록 한다.
한편, 송신 장치(100)로부터의 RF 전력신호가 제공되지 않는 또는 외부로부터 어떠한 전력 공급이 차단된 상태에서 부하(300)에 전력 공급이 요구되는 경우, 제어부(210) 및 통신부(220)는 송신 장치(100)로 RF 전력신호를 요청하는 등의 동작 수행을 위해 초기 구동 전원이 요구된다.
이를 위해, 전원 선택부(290)는 전원선택 스위치를 보조 배터리(280)의 전력신호 출력단과 연결한다. 이 경우, 전원 선택부(290)는 보조 배터리(280)로부터 출력되는 전력신호(이하 '제2 전력신호'라 칭한다.)를 제어부(210) 및 통신부(220)의 초기 구동을 위한 동작 전원으로 제공하도록 한다.
여기서, 보조 배터리(280)는 여분전력 수집부(250)로부터 제공된 여분전력을 이용하여 전원을 일정 레벨 이상 충전한 상태인 것으로 한다. 만일, 보조 배터리(280)의 충전된 전력이 일정 레벨 미만이고, 해당 시점에 여분전력 수집부(250)에 수집된 여분전력의 양이 미리 정해진 범위 내이면, 제어부(210)는 스위치부(260)를 온 제어하여 여분전력이 보조 배터리(280)로 공급되도록 할 수도 있다.
따라서, 송신 장치(100)로부터의 RF 전력신호가 제공되지 않는 경우 또는 외부로부터 어떠한 전력 공급이 차단된 상태에서 부하(300)에 전력 공급이 요구되는 경우, 제어부(210) 및 통신부(220)는 보조 배터리(280)로부터 전력을 공급받아 송신 장치(100)와 무선 통신을 수행하게 된다. 이때, 송신 장치(100)는 통신부(220)로부터 수신된 신호에 근거하여 수신 장치(200)의 수신 공진기(201)를 탐색하고 RF 전력신호를 수신 장치(200)로 송신할 수 있다.
송신 장치(100)로 RF 전력신호의 송신을 요청한 이후, 송신 장치(100)로부터 RF 전력신호가 수신되는 경우, 전원 선택부(290)는 전원선택 스위치를 정류부(230)의 출력단과 연결하여 제1 전력신호를 제어부(210) 및 통신부(220)로 제공하도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 전력 수신 장치(200)는 외부로부터의 전력 공급이 차단된 경우, 여분전력을 이용하여 충전된 보조 배터리(280)의 전원을 통해 초기 구동하는 것이 가능하게 된다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 전력 제어 동작을 도시한 예시도이다. 도 3의 실시예는 전원 선택부(290)의 전원선택 스위치가 정류부(230)의 전력신호 출력단에 연결된 상태를 나타낸 것이다. 또한, 도 3 실선은 전력신호의 흐름을 나타낸 것이고, 점선은 제어신호의 흐름을 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 송신 장치(100)를 통해 RF 전력신호가 제공되는 경우, 정류부(230)는 정류된 전력신호를 DC 변환부(240) 및 전원 선택부(290)로 전달한다. 이때, DC 변환부(240)는 정류부(230)로부터 전달된 전력신호를 DC 신호로 변환하여 부하(300)로 출력하도록 한다. 또한, 전원 선택부(290)는 전원선택 스위치를 정류부(230)의 전력신호 출력단과 연결하여, 정류부(230)로부터 출력되는 전력신호를 제어부(210) 및 통신부(220)의 동작 전원으로 제공한다.
한편, 정류부(230)는 부하(300)로 공급하고 남은 여분전력을 여분전력 수집부(250)로 전달하고, 여분전력 수집부(250)는 정류부(230)로부터 전달된 전력신호를 수집한다. 이때, 여분전력 수집부(250)는 수집된 전력량에 대한 정보를 제어부(210)로 제공할 수 있다.
제어부(210)는 여분전력 수집부(250)에 의해 수집된 여분전력의 양이 미리 정해진 범위 내이면 스위치부(260)를 온 제어하여 수집된 여분전력이 에너지 재생부(270)를 거쳐 보조 배터리(280)로 전달되도록 한다. 이 경우, 보조 배터리(280)는 여분전력을 이용하여 충전을 수행할 수 있다. 한편, 제어부(210)는 수집된 여분전력의 양이 미리 정해진 범위를 벗어나면, 스위치부(260)를 오프 제어하여 수집된 여분전력이 에너지 재생부(270)로 전달되는 것을 차단하도록 한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 전력 제어 동작을 도시한 예시도이다. 도 4의 실시예는 전원 선택부(290)의 전원선택 스위치가 보조 배터리(280)의 전력신호 출력단에 연결된 상태를 나타낸 것이다. 또한, 도 4에서 실선은 전력신호의 흐름을 나타낸 것이고, 점선은 제어신호의 흐름을 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 송신 장치(100)로부터의 RF 전력신호가 제공되지 않는 상태에서 부하에 전력 공급이 요구되는 경우, 전원 선택부(290)는 전원선택 스위치를 보조 배터리(280)의 전력신호 출력단과 연결하여 보조 배터리(280)로부터 출력되는 전력신호를 제어부(210) 및 통신부(220)의 초기 구동을 위한 동작 전원으로 제공하도록 한다.
만일, 보조 배터리(280)에 충전된 전력량이 일정 레벨 미만이면, 제어부(210)는 여분전력 수집부(250)에 수집된 여분전력의 양을 확인할 수 있다. 여분전력의 양이 미리 정해진 범위 내이면, 제어부(210)는 스위치부(260)를 온 제어하여 여분전력이 보조 배터리(280)로 공급되도록 할 수도 있다. 따라서, 보조 배터리(280)는 여분전력을 이용하여 충전을 수행하고, 충전된 전력량이 일정 레벨 이상이 되면 전원 선택부(290)로 전력을 공급하도록 한다.
보조 배터리(280)에 의해 공급된 전력은 제어부(210) 및 통신부(220)로 전달되며, 제어부(210) 및 통신부(220)는 보조 배터리(280)로부터 공급된 전력으로 초기 구동하게 된다. 이때, 제어부(210)는 통신부(220)를 통해 송신 장치(100)와의 무선 통신을 시도하고, 통신 연결 시 송신 장치(100)로 부하에 공급할 RF 전력신호를 요청할 수 있다.
이후, 송신 장치(100)로부터 RF 전력신호가 수신되면, 전원 선택부(290)는 도 3의 실시예와 같이 전원 스위치를 정류부(230)의 전력신호 출력단에 연결할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 무선 전력 수신 장치의 보조 배터리(280) 충전 동작을 도시한 예시도이다.
도 5는 스위치부(260)가 온 동작하는 상태를 나타낸 것이고, 도 6은 스위치부(260)가 오프 동작하는 상태를 나타낸 것이다.
여분전력 수집부(250)가 정류부로부터 전달된 여분전력을 수집하는 경우, 제어부(210)는 여분전력 수집부(250)에 수집된 여분전력의 양을 실시간으로 확인할 수 있다. 이때, 제어부(210)는 여분전력 수집부(250)에 수집되는 여분전력의 양에 따라 송신 장치로부터 송신되는 RF 전력신호의 크기를 조절할 수 있다.
제어부(210)는 도 5에서와 같이, 여분전력 수집부(250)에 수집된 여분전력(P)의 양이 미리 설정된 범위 내이면, 예를 들어, 'd1 < P < d2'를 만족하면, 스위치부(260)를 온 제어하도록 한다. 이 경우, 여분전력 수집부(250)에 수집된 여분전력은 에너지 재생부(270)로 전달되어 소정의 에너지로 재생되고, 보조 배터리(280)는 재생된 소정의 에너지를 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.
한편, 제어부(210)는 도 6에서와 같이, 여분전력 수집부(250)에 수집된 여분전력(P)의 양이 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우, 예를 들어, 'd1 ≥ P'이거나 'P ≥ d2'이면 스위치부(260)를 오프 제어하도록 한다.
일 예로, 'd1 ≥ P'인 경우, 제어부(210)는 부하가 더 많은 전력을 요구하는 것으로 판단한다. 따라서, 제어부(210)는 부하로 더 많은 전력이 전달될 수 있도록 스위치부(260)를 오프 제어하여 에너지의 재생 및 보조 배터리(280)의 충전을 잠시 중단하도록 한다. 이때, 제어부(210)는 통신부를 통해 송신 장치와 무선 통신을 수행하며 송신 장치로부터 송신되는 RF 전력신호의 크기를 상향 조정할 수 있다.
한편, 'P ≥ d2'인 경우, 제어부(210)는 부하가 더 적은 전력을 요구하는 것으로 판단한다. 따라서, 제어부(210)는 많은 전력이 한꺼번에 에너지 재생부(270)로 전달되어 과부하가 발생하는 것을 보호하기 위해 스위치부(260)를 오프 제어하여 에너지의 재생 및 보조 배터리(280)의 충전을 잠시 중단하도록 한다. 이때, 제어부(210)는 통신부를 통해 송신 장치와 무선 통신을 수행하며 송신 장치로부터 송신되는 RF 전력신호의 크기를 하향 조정할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 무선 전력 수신 장치의 전력 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
먼저, 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 수신 장치는 송신 장치와 통신을 수행하며(S110), 요청된 크기의 RF 전력신호를 수신할 수 있다(S120).
수신 장치는 'S120' 과정에서 수신된 RF 전력신호를 정류하고 DC 신호로 변환하여(S130), 부하에서 요구되는 전원을 부하로 출력하도록 한다(S140).
'S120' 과정에서 수신된 RF 전력신호 중 여분전력이 발생하면(S150), 수신 장치는 여분전력(P)을 수집한다(S160). 수신 장치는 수집된 여분전력(P)의 양이 d1 < P < d2의 범위를 만족하면(S170), 여분전력을 이용하여 보조 배터리를 충전하고(S180), 그렇지 않으면 보조 배터리의 충전 동작을 대기하도록 한다(S190).
이때, 수신 장치는 여분전력량에 따라 수신되는 RF 전력신호의 크기를 결정하고(S200), 'S200' 과정에서 결정된 RF 전력신호의 크기 정보를 송신 장치로 전송하도록 한다(S210).
이 경우, 송신 장치는 수신 장치로 송신하는 RF 전력신호의 크기를 'S210' 과정에서 요청된 크기로 조정하여 수신 장치로 송신하게 된다.
한편, 도 8에서와 같이, RF 전력신호가 수신되지 않는 상태에서 부하에 전력 공급이 요구되면(S310, S315), 수신 장치는 초기 구동을 위해 보조 배터리에 전원선택 스위치를 연결하여(S320), 보조 배터리로부터 전력을 제공받게 된다(S330). 보조 배터리에 의해 제공된 전력은 수신 장치의 초기 구동을 위해 이용되며, 수신 장치는 보조 배터리로부터 공급되는 전력을 이용하여 송신 장치와의 통신을 시도하도록 한다(S340).
수신 장치와 송신 장치 간 통신 연결 시(S350), 수신 장치는 송신 장치로 부하에 공급할 RF 전력신호를 요청하도록 한다(S360).
'S360' 과정의 요청에 의해 송신 장치로부터 RF 전력신호가 수신되면(S310), 수신 장치는 다시 도 7의 'S130' 이후 과정을 수행하도록 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 무선 전력 송신 장치 101: 송신 공진기
200: 무선 전력 수신 장치 201: 수신 공진기
210: 제어부 220: 통신부
230: 정류부 240: DC 변환부
250: 여분전력 수집부 260: 스위치부
270: 에너지 재생부 280: 보조 배터리
290: 전원 선택부 300: 부하

Claims (15)

  1. 공진기를 통해 무선 전력 송신 장치로부터 RF 전력신호를 수신하는 동안 상기 RF 전력신호를 부하로 공급하고 남은 여분전력을 수집하는 여분전력 수집부;
    상기 RF 전력신호의 수신 상태에 따라 상기 RF 전력신호 및 상기 보조 배터리의 전력신호 중 어느 하나를 선택하여 전력신호를 출력하는 전원 선택부;
    상기 무선 전력 송신 장치로부터 RF 전력신호의 송신이 중단된 상태에서 상기 부하에 전력 공급이 요구되는 경우, 상기 전원 선택부로부터 보조 배터리의 전력신호를 제공받아 상기 무선 전력 송신 장치와의 무선 통신을 수행하는 통신부; 및
    상기 무선 전력 송신 장치와의 무선 통신을 통해 상기 부하에 공급할 RF 전력신호의 송신을 요청하는 제어부
    를 포함하는 특징으로 하는 무선 전력 수신 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전원 선택부는,
    상기 RF 전력신호가 입력되지 않는 상태에서 상기 부하에 전력 공급이 요구되는 경우, 상기 보조 배터리의 전력신호를 선택하여 상기 통신부 및 상기 제어부로 초기 구동을 위한 동작 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수신 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 여분전력 수집부로부터 출력되는 여분전력을 단속하는 스위치부를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    수집된 여분전력의 양을 확인하여 상기 수집된 여분전력의 양이 미리 정해진 범위 내이면 상기 스위치부를 온 제어하고, 그렇지 않으면 오프 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수신 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 스위치부의 온 제어 시, 상기 수집된 여분전력으로부터 에너지를 재생하여 상기 보조 배터리로 제공하는 에너지 재생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수신 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 무선 전력 송신 장치로부터 RF 전력신호를 수신하는 동안 무선 통신을 통해 상기 수신되는 RF 전력신호의 크기를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수신 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는,
    수집된 여분전력의 양을 확인하여 상기 수집된 여분전력의 양에 따라 수신되는 RF 전력신호의 크기를 조정하여, 조정된 RF 전력신호의 크기 정보를 상기 무선 전력 송신 장치로 송신하도록 하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수신 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 부하에서 요구되는 전력량 및 상기 RF 전력신호의 수신 상태에 따라 수신되는 RF 전력신호의 크기를 조정하여, 조정된 RF 전력신호의 크기 정보를 상기 무선 전력 송신 장치로 송신하도록 하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수신 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 무선 전력 송신 장치로부터 수신된 RF 전력신호를 정류하는 정류부; 및
    정류된 RF 전력신호를 DC 신호로 변환하여 무선 전력 수신 장치와 연결된 부하로 제공하는 DC 변환부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수신 장치.
  9. 무선 전력 수신 장치가,
    공진기를 통해 무선 전력 송신 장치로부터 RF 전력신호를 수신하는 동안 상기 RF 전력신호를 부하로 공급하고 남은 여분전력을 수집하는 단계;
    수집된 여분전력을 이용하여 보조 배터리를 충전하는 단계;
    상기 무선 전력 송신 장치로부터 RF 전력신호의 송신이 중단된 상태에서 상기 부하에 전력 공급이 요구되는 경우, 상기 보조 배터리로부터 출력되는 전력신호를 이용하여 상기 무선 전력 송신 장치와의 무선 통신을 시도하는 단계; 및
    상기 무선 전력 송신 장치로 상기 부하에 공급할 RF 전력신호의 송신을 요청하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 수집하는 단계에서 수집된 여분전력의 양을 확인하여 상기 수집된 여분전력의 양이 미리 정해진 범위 내이면, 보조 배터리로 출력되는 여분전력을 단속하는 스위치를 온 제어하고, 그렇지 않으면 오프 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 스위치의 온 제어 시, 상기 수집된 여분전력으로부터 에너지를 재생하여 상기 보조 배터리로 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 무선 전력 송신 장치로부터 RF 전력신호를 수신하는 동안 무선 통신을 통해 상기 수신되는 RF 전력신호의 크기를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 수신되는 RF 전력신호의 크기를 제어하는 단계는,
    수집된 여분전력의 양을 확인하여 상기 수집된 여분전력의 양에 따라 수신되는 RF 전력신호의 크기를 조정하여, 조정된 RF 전력신호의 크기 정보를 상기 무선 전력 송신 장치로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 수신되는 RF 전력신호의 크기를 제어하는 단계는,
    상기 부하에서 요구되는 전력량 및 상기 RF 전력신호의 수신 상태에 따라 수신되는 RF 전력신호의 크기를 조정하여, 조정된 RF 전력신호의 크기 정보를 상기 무선 전력 송신 장치로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  15. 입력되는 전원을 RF 전력신호로 변환하여 공진기를 통해 송신하는 무선 전력 송신 장치; 및
    상기 무선 전력 송신 장치로부터 송신되는 RF 전력신호를 공진기를 통해 수신하여 부하로 공급하고, 수신된 RF 전력신호 중 상기 부하로 공급하고 남은 여분전력을 수집하여 보조 배터리를 충전하는 무선 전력 수신 장치를 포함하고,
    상기 무선 전력 수신 장치는,
    상기 무선 전력 송신 장치로부터 RF 전력신호의 송신이 중단된 상태에서 상기 부하에 전력 공급이 요구되는 경우, 상기 보조 배터리로부터 출력되는 전력신호를 이용하여 상기 무선 전력 송신 장치와의 무선 통신을 시도하고, 상기 무선 전력 송신 장치로 상기 부하에 공급할 RF 전력신호의 송신을 요청하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 시스템.
KR1020150155199A 2014-11-27 2015-11-05 무선 전력 수신 장치 및 그의 전력 제어 방법, 그리고 무선 전력 시스템 KR102429819B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/953,102 US10020669B2 (en) 2014-11-27 2015-11-27 Wireless power receiving apparatus and power control method thereof, and wireless power system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140167558 2014-11-27
KR20140167558 2014-11-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160063979A true KR20160063979A (ko) 2016-06-07
KR102429819B1 KR102429819B1 (ko) 2022-08-08

Family

ID=56193023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150155199A KR102429819B1 (ko) 2014-11-27 2015-11-05 무선 전력 수신 장치 및 그의 전력 제어 방법, 그리고 무선 전력 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102429819B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11050263B2 (en) 2017-09-25 2021-06-29 Samsung Electronics Co., Ltd Low-power device method
CN117559668A (zh) * 2024-01-10 2024-02-13 成都市易冲半导体有限公司 一种功率接收端、无线供电系统及其控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110074020A (ko) 2009-12-24 2011-06-30 삼성전자주식회사 무선 전력 전송 장치 및 방법
JP2013110823A (ja) * 2011-11-18 2013-06-06 Sony Corp 電子機器、充電制御方法、充電システム、並びにデータ転送システム
KR20140071047A (ko) * 2012-12-03 2014-06-11 한국전자통신연구원 무선 전력 전송을 이용하는 배터리 충전 방법 및 시스템
JP2014187848A (ja) * 2013-03-25 2014-10-02 Hitachi Maxell Ltd 非接触電力伝送システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110074020A (ko) 2009-12-24 2011-06-30 삼성전자주식회사 무선 전력 전송 장치 및 방법
JP2013110823A (ja) * 2011-11-18 2013-06-06 Sony Corp 電子機器、充電制御方法、充電システム、並びにデータ転送システム
KR20140071047A (ko) * 2012-12-03 2014-06-11 한국전자통신연구원 무선 전력 전송을 이용하는 배터리 충전 방법 및 시스템
JP2014187848A (ja) * 2013-03-25 2014-10-02 Hitachi Maxell Ltd 非接触電力伝送システム

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11050263B2 (en) 2017-09-25 2021-06-29 Samsung Electronics Co., Ltd Low-power device method
CN117559668A (zh) * 2024-01-10 2024-02-13 成都市易冲半导体有限公司 一种功率接收端、无线供电系统及其控制方法
CN117559668B (zh) * 2024-01-10 2024-03-22 成都市易冲半导体有限公司 一种功率接收端、无线供电系统及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102429819B1 (ko) 2022-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10020669B2 (en) Wireless power receiving apparatus and power control method thereof, and wireless power system
US9035601B2 (en) Wireless power transfer system and methods
JP6748288B2 (ja) 電気自動車用有線無線兼用充電装置
EP2983267B1 (en) Electricity supply device, vehicle, and contactless electricity supply system
KR102012972B1 (ko) 무선 전력 송수신 장치
KR101255904B1 (ko) 유무선 전력 충전 장치 및 방법
KR101243587B1 (ko) 무접점 충전 장치, 무접점 충전 시스템 및 무접점 충전 방법
EP2710707B1 (en) Power transmitting method and power transmitter for communication with power receiver
CN104937811A (zh) 共振型无线电力传送系统的无线电力传送控制方法,及利用此方法的无线电力传送装置及无线电力接收装置
EP2871746A1 (en) Non-contact type power supply apparatus and non-contact type power supply method
KR20130055199A (ko) 무선 전력 수신기의 충전 전류를 제어하기 위한 장치 및 방법
US20090212735A1 (en) Reconfigurable charging control module
KR101476103B1 (ko) 웨어러블 디바이스의 무선 충전을 위한 스마트 폰 및 그 무선 전력 송신 방법
KR101785648B1 (ko) 무선 전력 전송 방법 및 이를 위한 장치
KR102012999B1 (ko) 무선 전력전송장치 및 방법
US10523035B2 (en) Multi-tapped coil for wireless charging range and efficiency
KR20170070615A (ko) 무선전력전송을 위한 무선전력전송시스템 및 이를 이용한 무선전력전송방법
US9787128B2 (en) Wireless charger and wireless charging method
JP2016063726A (ja) 受電機器及び非接触電力伝送装置
US20160028269A1 (en) System for wireless exchange of power between mobile devices
KR101814556B1 (ko) 에너지 하베스팅 및 무선 전력 수신 융합 시스템
CN107785951B (zh) 受电装置、输电装置、供电系统以及受电方法
KR20160063979A (ko) 무선 전력 수신 장치 및 그의 전력 제어 방법, 그리고 무선 전력 시스템
US20200274390A1 (en) A wireless power transceiver device and an associates method thereof
CN103311988A (zh) 一种电动车充电器远程控制器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant