KR20160115534A - 무선 전력 전송 장치에서 트랜스포머를 이용한 유효 전송 거리 향상 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 전력 수신 장치의 입력 전압을 트랜스포머를 통해 승압하여 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 간의 유효 전력 전송 거리를 증가시키는 유효 거리 향상 장치에 관한 것이다.

Description

무선 전력 전송 장치에서 트랜스포머를 이용한 유효 전송 거리 향상 장치 {Effective transmission range enhancement apparatus using a transformer in the wireless power transmission apparatus}

본 발명은 무선 전력 전송 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 전력 수신 장치로 입력되는 전압을 승압시켜 유효 수신 거리를 늘리는 무선 전력 전송 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 무선으로 전기 에너지를 원하는 기기로 전달하는 기술을 무선 전력 전송 기술(Wireless Energy Transfer)이라 한다.

이러한 무선 전력 전송 기술은 전자기 유도 원리를 이용한 전기 모터, 변압기 등에 사용되었으며, 그 이후로 라디오 전파나 전동 칫솔, 무선 면도기 등에 적용되고 있다. 이를 위해 무선 전력 전송 장치는 송신부와 수신부를 포함하고, 수신부에는 송신된 전력을 변환시키기 위한 DC-DC 컨버터가 사용된다.

종래의 무선 전력 전송 기술의 한 예로 한국등록특허 10-1222749호 "무선 전력 전송 장치 및 그 전송 방법"이 제안되었다. 상기 선행기술에서는 자기 공명 방식에 의해 전력이 전송되는데, 송신측과 수신측의 거리가 멀어짐에 따라 수신측으로 입력되는 전압이 감소하여 원거리에서 효과적인 전력 전송이 어려운 문제점이 있다.

따라서, 수신측으로 입력되는 전압을 증폭하여 전송 가능한 유효 거리를 개선할 필요성이 대두된다.

한국등록특허 제10-1222749호 (등록일 2013.01.09)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 도출된 것으로서, 무선 전력 수신 장치로 입력되는 전압을 승압하여 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 간의 유효 전력 전송 거리를 증가시키는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른, 무선 전력 송신기로부터 무선으로 전력을 전송 받는 무선 전력 수신기를 포함한 유효 전송 거리 향상 장치에 있어서, 상기 무선 전력 수신기는, 상기 무선 전력 송신기로부터 무선으로 전력을 전송 받는 수신 안테나; 상기 전송 받은 전력을 승압하는 트랜스포머; 상기 트랜스포머에서 승압된 전력을 직류 전압으로 변환하는 정류부; 상기 변환된 직류 전압을 승압하는 승압부; 및 상기 승압부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 무선 전력 송신기는, 전력을 전송하기 위한 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 전원 공급부에서 공급된 전원을 무선으로 전송하기 위한 공진 주파수를 생성하는 신호 발생부; 및 상기 무선 전력 송신기와 상기 무선 전력 수신기간 상기 공진 주파수로 전력을 전송하는 송신 안테나;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 송신 안테나는, 상기 무선 전력 송신기와 같은 상기 공진 주파수로 매칭된 상기 무선 전력 수신기의 상기 수신 안테나로 상기 전력을 전송하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 트랜스포머는, 상기 수신 안테나로 전송된 상기 전력을 승압하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 정류부는, 상기 트랜스포머에서 승압된 전력을 상기 직류 전압으로 변환하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 정류부에서 변환된 전압이 기설정된 전압 미만일 경우, 상기 승압부를 구동하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 승압부는, 상기 변환된 직류 전압을 승압하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 무선 전력 수신 장치의 트랜스포머를 이용하여 전송된 전력을 승압하여, 무선 전력 전송시 유효 전송 거리를 증가시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치를 활용한 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 승압회로의 회로도를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 구체적인 수치는 실시예에 불과하다.

도 1은 무선 전력 전송 장치 구성을 도시한다. 도 1을 참고하면 무선 전력 송신기(110)의 전원 공급부(12)는 무선으로 전력을 전송하기 위한 전원을 공급한다. 이때 전원 공급부(12)에서 생성된 전력은 신호 생성부(11)에 의해 무선 전력 신호인 공진 주파수로 변환된다. 공진 주파수로 변환된 전력은 송신 안테나(10)에 의해 무선 전력 수신기(120)로 무선 전송하며, 무선 전력 수신기(120)의 수신 안테나(20)에서 전력을 수신한다.

상기 송신 안테나(10)는 전송하는 전력은 사인 파형으로 발생되는데, 이때 수신 안테나(20)와 같은 공진 주파수로 매칭된 수신 안테나(20)로 전력이 전송된다.

수신 안테나(20)로 수신된 사인 파형의 전력은 교류 전압으로 트랜스포머(21)에서 승압되는데, 사인 파형의 전력 특성상 무선 전력 송신기(110)와 무선 전력 수신기(120)간 거리가 멀어 질수록 전압이 낮아지기 때문에 이를 승압하여 무선 전력 송신기(110)와 무선 전력 수신기(120)간의 유효 전송 거리를 증가시킬 수 있다. 상기 트랜스포머(21) 승압된 교류 전압은 정류부(22)에 의해 직류 전압으로 정류된다.

직류로 정류된 전압은 배터리 또는 부하 등에 사용되는데, 이때 제어부(23)는 트랜스포머(21)에 의해 승압되었더라도, 상기 전압이 작동을 위한 최소 전압보다 낮게 인가되는 것을 체크하여, 기설정된 전압 미만이 되었을 경우 승압부(24)를 활성화하여 전압을 승압시킬 수 있다. 이때 상기 기설정된 전압이란, 컨버터의 최소 구동 전압으로 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 유효 전송 거리 향상 장치는 도 2의 실시예와 같이 배터리 또는 부하(25)와 연결하여, 정류된 출력 전압이 기설정된 전압 즉 구동 전압보다 낮을 경우 제어부(23)에서 이를 감지하고, 승압회로를 활성화 하여 배터리 또는 부하에 인가되는 전압을 승압시킬 수 있다. 이때 V1은 트랜스포머의 1차 전압을 나타내고, N1은 트랜스포머의 1차 코일 턴 수, V2는 트랜스포머의 2차 전압, N2는 트랜스 포머의 2차 코일 턴 수를 나타낸다.

도 3은 본 발명의 승압부(24)의 회로 구성을 도시한 도면으로, 정류된 출력 전압이 기설정된 전압보다 낮은 경우 제어부(23)에서 승압회로를 구동하여 전압을 승압할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (7)

1. 무선 전력 송신기로부터 무선으로 전력을 전송 받는 무선 전력 수신기를 포함한 유효 전송 거리 향상 장치에 있어서,
   상기 무선 전력 수신기는,
   상기 무선 전력 송신기로부터 무선으로 전력을 전송 받는 수신 안테나;
   상기 전송 받은 전력을 승압하는 트랜스포머;
   상기 트랜스포머에서 승압된 전력을 직류 전압으로 변환하는 정류부;
   상기 변환된 직류 전압을 승압하는 승압부; 및
   상기 승압부를 제어하는 제어부를 포함하는 유효 전송 거리 향상 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 무선 전력 송신기는,
   전력을 전송하기 위한 전원을 공급하는 전원 공급부;
   상기 전원 공급부에서 공급된 전원을 무선으로 전송하기 위한 공진 주파수를 생성하는 신호 발생부; 및
   상기 무선 전력 송신기와 상기 무선 전력 수신기간 상기 공진 주파수로 전력을 전송하는 송신 안테나;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유효 전송 거리 향상 장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 송신 안테나는,
   상기 무선 전력 송신기와 같은 상기 공진 주파수로 매칭된 상기 무선 전력 수신기의 상기 수신 안테나로 상기 전력을 전송하는 것을 특징으로 하는 유효 전송 거리 향상 장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 트랜스포머는,
   상기 수신 안테나로 전송된 상기 전력을 승압하는 것을 특징으로 하는 유효 전송 거리 향상 장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 정류부는,
   상기 트랜스포머에서 승압된 전력을 상기 직류 전압으로 변환하는 것을 특징으로 하는 유효 전송 거리 향상 장치.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 정류부에서 변환된 전압이 기설정된 전압 미만일 경우, 상기 승압부를 구동하는 것을 특징으로 하는 유효 전송 거리 향상 장치.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 승압부는,
   상기 변환된 직류 전압을 상기 기설정된 전압 이상으로 승압하는 것을 특징으로 하는 유효 전송 거리 향상 장치.

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