KR20170003833A - 무선 전력 전송 시스템 및 방법, 전력 송신 장치 및 전력 수신 장치 - Google Patents

무선 전력 전송 시스템 및 방법, 전력 송신 장치 및 전력 수신 장치 Download PDF

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KR20170003833A
KR20170003833A KR1020150093538A KR20150093538A KR20170003833A KR 20170003833 A KR20170003833 A KR 20170003833A KR 1020150093538 A KR1020150093538 A KR 1020150093538A KR 20150093538 A KR20150093538 A KR 20150093538A KR 20170003833 A KR20170003833 A KR 20170003833A
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장형근
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장형근
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Abstract

본 발명에 따른 무선 전력 전송 시스템은, 공진 신호를 인코딩한 전력 데이터를 무선 신호를 통해 송신하도록 구성된 전력 송신 장치; 및 상기 전력 송신 장치로부터 상기 전력 데이터를 수신하고, 상기 전력 데이터를 디코딩하여 상기 공진 신호를 추출하며, 추출된 상기 공진 신호를 전자기파로 출력함으로써 안테나를 공진시켜 전력을 생성하도록 구성된 전력 수신 장치를 포함할 수 있다. 상기 무선 전력 전송 시스템에 의하면, 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth), 무선 LAN(Wireless LAN) 등 무선 신호를 통해 전력 데이터를 수신하고, 이를 13.56 MHz 또는 7.62 MHz 주파수의 공진 신호로 변환하여 출력함으로써 안테나를 공진시켜 전력을 생성할 수 있다. 전력 데이터가 디지털 데이터의 형태로 송수신되므로, 전력 송신 장치와 전력 수신 장치 사이의 거리 및 방향, 전력 수신 장치의 개수 및 전력 수신 장치 주변 환경에 의한 영향을 없애거나 줄이고 안정적으로 전력을 무선 전송할 수 있다.

Description

무선 전력 전송 시스템 및 방법, 전력 송신 장치 및 전력 수신 장치 { SYSTEM AND METHOD FOR WIRELESS TRANSMISSION OF POWER, APPARATUS FOR TRANSMITTING POWER AND APPARATUS FOR RECEIVING POWER }
본 발명은 무선 전력 전송 시스템 및 방법, 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 디지털 데이터의 형태로 전력 파형을 전송하고 수신측에서 이를 이용하여 전력을 생성하는 무선 전력 전송 시스템 및 방법, 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치에 관한 것이다.
최근 스마트폰(smartphone), 태블릿 컴퓨터(tablet computer) 및 웨어러블 컴퓨터(wearable computer)와 같은 모바일 컴퓨팅 장치(mobile computing device)가 널리 활성화되면서, 사용자는 일상 생활에서 이들 장치들을 밀접하게 활용하기 위해 장치의 배터리를 빈번하게 충전할 필요가 있게 되었다. 그러나, 전원과 장치를 도선으로 연결하는 기존의 충전 방식은, 반드시 고정된 장소에서만 충전이 가능하며 충전 동안 장치의 사용을 제한하는 점에서 불편함이 따른다.
이러한 불편을 해소하기 위하여 무선 충전 기술이 등장하였으며, 무선 충전에는 충전 패드의 코일을 이용하여 자기장을 발생시킴으로써 모바일 장치의 코일에 전류를 유도하는 자기 유도 방식, 및 전자기파에 의한 자기장 공진을 이용하여 모바일 장치의 수신 안테나를 공진시켜 전력을 생성하는 공진 방식 등이 있다. 그러나 종래의 무선 충전 기술은, 송신측과 수신측 사이의 거리가 일정 거리(예컨대, 약 30 cm) 이상 떨어질 경우 전송 효율이 좋지 못하고, 동시에 여러 개의 전력 수신 장비가 있을 경우 전송 효율이 급격히 감소되며, 전력 수신 장비의 주변에 금속이 있을 경우 전력 손실이 크게 발생하는 문제점이 있다.
공개특허공보 제10-2014-0098239호
따라서 본 발명은 무선 신호를 통해 디지털 데이터의 형태로 수신 장치에 전력 데이터를 전송함으로써, 전력 송신 장치와 수신 장치 사이의 거리 및 방향, 수신 장치의 개수, 및 수신 장치의 주변 환경 등에 의한 영향을 없애거나 줄이고 안정적으로 전력을 무선 전송할 수 있는 무선 전력 전송 시스템 및 방법, 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은, 공진 신호를 인코딩한 전력 데이터를 무선 신호를 통해 송신하도록 구성된 전력 송신 장치; 및 상기 전력 송신 장치로부터 상기 전력 데이터를 수신하고, 상기 전력 데이터를 디코딩하여 상기 공진 신호를 추출하며, 추출된 상기 공진 신호를 전자기파로 출력함으로써 안테나를 공진시켜 전력을 생성하도록 구성된 전력 수신 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템에 의해 달성된다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서, 상기 공진 신호는 제1 주파수를 가지며, 상기 무선 신호는 상기 제1 주파수와 상이한 제2 주파수를 가질 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 전력 수신 장치는 상기 전력 송신 장치로부터 상기 무선 신호를 통해 코덱 데이터를 수신하며, 상기 코덱 데이터를 이용하여 상기 전력 데이터를 디코딩하도록 더 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전력 송신 장치는, 공진 신호를 인코딩한 전력 데이터를 생성하도록 구성된 신호 변환부; 및 무선 신호를 통해 상기 전력 데이터를 하나 이상의 전력 수신 장치에 전송하도록 구성된 송신부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전력 송신 장치에서, 상기 공진 신호는 제1 주파수를 가지며, 상기 무선 신호는 상기 제1 주파수와 상이한 제2 주파수를 가질 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 송신부는, 상기 전력 데이터를 디코딩하여 상기 공진 신호를 추출하기 위한 코덱 데이터를 상기 전력 수신 장치에 더 전송하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전력 수신 장치는, 무선 신호를 통해, 공진 신호가 인코딩된 전력 데이터를 수신하도록 구성된 수신부; 상기 전력 데이터로부터 상기 공진 신호를 추출하도록 구성된 데이터 변환부; 추출된 상기 공진 신호에 대응되는 전자기파를 출력하도록 구성된 공진부; 및 상기 전자기파에 공진하여 전력을 생성하도록 구성된 수신 안테나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전력 수신 장치에서, 상기 공진 신호는 제1 주파수를 가지며, 상기 무선 신호는 상기 제1 주파수와 상이한 제2 주파수를 가질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전력 수신 장치는, 상기 안테나에 전기적으로 연결되며, 상기 안테나에 의해 생성된 전력에 의해 충전되도록 구성된 배터리를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전력 수신 장치는, 상기 안테나에 의해 생성된 전력을 직류로 정류하여 상기 배터리에 공급하도록 구성된 정류부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전력 수신 장치는, 상기 공진부에 구동 전력을 공급하는 전원부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 수신부는 상기 무선 신호를 통해 코덱 데이터를 수신하도록 더 구성되며, 상기 데이터 변환부는, 상기 코덱 데이터를 이용하여 상기 전력 데이터를 디코딩함으로써 상기 공진 신호를 추출하도록 구성될 수 있다.
한편, 전력 수신 장치가, 무선 신호를 통해, 공진 신호가 인코딩된 전력 데이터를 수신하는 단계; 상기 전력 수신 장치가, 상기 전력 데이터로부터 상기 공진 신호를 추출하는 단계; 상기 전력 수신 장치의 공진부가, 추출된 상기 공진 신호에 대응되는 전자기파를 출력하는 단계; 및 상기 전력 수신 장치의 수신 안테나가, 상기 전자기파에 공진하여 전력을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법에 의해서도 상기 목적은 달성된다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 방법에서, 상기 공진 신호는 제1 주파수를 가지며, 상기 무선 신호는 상기 제1 주파수와 상이한 제2 주파수를 가질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 방법은, 상기 전력 데이터를 수신하는 단계 전에, 전력 송신 장치가 상기 전력 데이터를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 방법은, 상기 전력을 생성하는 단계 후에, 상기 수신 안테나에 의해 생성된 전력에 의해 배터리를 충전하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리를 충전하는 단계는, 상기 수신 안테나에 의해 생성된 전력을 직류로 정류하여 상기 배터리에 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 방법은, 상기 공진 신호를 추출하는 단계 전에, 상기 전력 수신 장치가, 상기 무선 신호를 통해 코덱 데이터를 수신하는 단계를 더 포함한다. 이때, 상기 공진 신호를 추출하는 단계는, 상기 코덱 데이터를 이용하여 상기 전력 데이터를 디코딩하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 무선 전력 전송 시스템 및 방법, 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치에 의하면, 전력 수신 장치는 전력 송신 장치로부터 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth), 무선 LAN(Wireless LAN) 등 무선 신호를 통해 전력 데이터를 수신하고, 이를 예컨대 13.56 MHz 또는 7.62 MHz 주파수의 공진 신호로 변환하여 출력함으로써 수신 장치의 안테나를 공진시켜 전력을 생성할 수 있다. 이때 전력 송신 장치와 전력 수신 장치는 디지털 데이터의 형태로 전력 데이터를 송수신하므로, 전력 송신 장치와 전력 수신 장치 사이의 거리 및 방향, 전력 수신 장치의 개수 및 전력 수신 장치 주변 환경에 의한 영향을 없애거나 줄이고 안정적으로 전력을 무선 전송할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 개략적인 구성을 도시한 블록도이며,
도 2a 및 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 전력 수신 장치의 안테나의 예시를 도시하는 개념도이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 무선 전력 전송 시스템 및 방법, 전력 송신 장치 및 전력 수신 장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은, 전력 송신 장치(1) 및 전력 수신 장치(2)를 포함한다. 도 1에는 하나의 전력 송신 장치(1) 및 하나의 전력 수신 장치(2)만이 도시되었으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 실제 구현에 있어서는 하나의 전력 송신 장치(1)로부터 전력을 수신하는 복수 개의 전력 수신 장치(2)가 존재할 수 있으며, 또한 하나의 전력 수신 장치(2)가 복수 개의 전력 송신 장치(1) 중 어느 하나로부터 순차적 및/또는 선택적으로 전력을 수신하도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 전력 송신 장치(1) 및 전력 수신 장치(2)는, 전적으로 하드웨어이거나, 또는 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 예컨대, 전력 송신 장치(1) 및 전력 수신 장치(2)는, 특정 형식 및 내용의 데이터를 처리하거나 전자통신 방식으로 주고받기 위한 장치 및 이에 관련된 소프트웨어를 통칭할 수 있다. 본 명세서에서 "시스템", "장치", "부(unit)" 또는 "모듈(module)" 등의 용어는 하드웨어 및 해당 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어의 조합을 지칭하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 하드웨어는 CPU 또는 다른 프로세서(processor)를 포함하는 데이터 처리 기기일 수 있다. 또한, 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어는 실행중인 프로세스, 객체(object), 실행파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program) 등을 지칭할 수 있다.
전력 송신 장치(1) 및 전력 수신 장치(2)는 무선 네트워크(3)를 통하여 상호 간에 통신 가능하도록 구성된다. 본 발명의 일실시예에서, 무선 네트워크(3)는 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 무선 LAN(Wireless LAN) 등을 예로 들 수 있으나 이에 한정되지는 않는 근거리 무선 네트워크이다. 이 때, 전력 송신 장치(1) 및 전력 수신 장치(2)는 근거리 무선 네트워크를 통해 신호를 송수신하기 위한 통신 모듈이 구비된 임의의 장비일 수 있다. 전력 송신 장치(1)는 디지털 전력 데이터를 무선 네트워크(3)를 통한 무선 신호의 형태로 송신하는 장비이다. 또한, 전력 수신 장치(2)는 디지털 전력 데이터를 수신하고 이를 전자기파의 형태로 출력함으로써 내장된 안테나를 공진시켜 전력을 생성하는 장치이다.
예를 들어, 전력 송신 장치(1)는 개인용 컴퓨터(personal computer) 또는 노트북 컴퓨터(notebook computer)이며, 전력 수신 장치(2)는 휴대용 미디어 플레이어(portable media player), 스마트폰(smartphone) 등 이동 통신 단말기, 태블릿 컴퓨터(tablet computer), 또는 웨어러블 컴퓨터(wearable computer)와 같은 모바일 컴퓨팅 장치로서, 전력 송신 장치(1)가 그 주변에 일정 거리 내로 근접한 하나 이상의 전력 수신 장치(2)에 디지털 전력 데이터를 송신하도록 구성될 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 실시예에 따라서는 전력 송신 장치(1)가 스마트폰 등 휴대용 컴퓨팅 장치일 수도 있으며, 또는/또한 전력 수신 장치(2)가 IPTV를 위한 셋톱 박스(set-top box) 등과 같이 특정 위치에 설치된 장비일 수도 있다.
한편, 전력 송신 장치(1)와 전력 수신 장치(2)의 통신을 위한 무선 네트워크(3)는 근거리 무선 네트워크에 한정되지 않으며, 무선 네트워크(3)는 이동통신사의 기지국을 통하여 구성되는 이동통신망 등과 같은 원거리 네트워크일 수도 있다. 따라서, 전력 송신 장치(1)와 전력 수신 장치(2)는 예컨대 무선 LAN(Local Area Network), MAN(Metropolitan Area Network), GSM(Global System for Mobile Network), EDGE(Enhanced Data GSM Environment), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access), CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), VoIP(Voice over Internet Protocol), LTE Advanced, IEEE802.16m, WirelessMAN-Advanced, HSPA+, 3GPP Long Term Evolution (LTE), Mobile WiMAX (IEEE 802.16e), UMB (formerly EV-DO Rev. C), Flash-OFDM, iBurst and MBWA (IEEE 802.20) systems, HIPERMAN, Beam-Division Multiple Access (BDMA), Wi-MAX(World Interoperability for Microwave Access) 및 초음파 활용 통신으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 통신 방법으로 통신할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 실시예들에 따른 전력 송신 장치(1)는, 공진 신호를 인코딩한 전력 데이터를 무선 네트워크(3)를 통해 전력 수신 장치(2) 송신하도록 구성된다. 본 명세서에서 "공진 신호"란, 코일 등으로 구성된 송신 안테나에 공급되는 구동 전류를 제어하기 위한 신호이다. 송신 안테나에서 공진 신호에 기초한 전자기파를 방출하면, 마찬가지로 코일 등으로 구성된 수신 안테나가 해당 전자기파에 의해 공진함으로써 전력을 생성할 수 있다. 예컨대, 공진 신호는 13.56 MHz 또는 7.68 MHz의 주파수를 갖는 교류 파형의 신호일 수 있으나, 공진 신호의 주파수는 전술한 것에 한정되는 것은 아니다. 또한 본 명세서에서 "전력 데이터"란, 전술한 공진 신호를 인코딩한 디지털 데이터를 의미한다. 예컨대, 전력 데이터는 13.56 MHz 또는 7.68 MHz 주파수의 공진 신호가 코딩된 압축 파일의 형태일 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 전력 송신 장치(1)는 공진 신호를 인코딩한 전력 데이터를 생성하는 신호 변환부(11) 및 무선 신호를 통해 전력 데이터를 전력 수신 장치(2)에 전송하는 송신부(12)를 포함한다. 신호 변환부(11)는 아날로그 신호인 공진 신호를 디지털 데이터인 전력 데이터로 변환하기 위한 부분으로서, 마이크로프로세서(micro-processor)와 같은 처리 수단 및 해당 처리 수단에 의해 실행됨으로써 신호를 처리하기 위한 프로그래밍 명령이 저장된 메모리(memory) 등을 포함할 수 있다. 송신부(12)는 변환된 전력 데이터를 전력 수신 장치(2)에 전송하기 위한 부분으로서, 지그비, 블루투스, 무선 LAN 등의 통신을 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서의 송신부(12)와 신호 변환부(11)는 반드시 별개의 장치를 지칭하는 것으로 의도되지 않으며, 동일한 처리 수단 및 메모리를 이용하여 구현되는 것으로서 전력 송신 장치(1)를 단지 기능적으로 구분한 것일 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 전력 수신 장치(2)는, 전술한 전력 데이터를 전력 송신 장치(1)로부터 수신하고, 전력 데이터를 디코딩하여 공진 신호를 추출해내며, 공진 신호를 전자기파로 출력함으로써 전력 수신 장치(2)에 포함된 수신 안테나를 공진시켜 전력을 생성하도록 구성된다. 전력 데이터는 무선 네트워크(3)를 통한 디지털 데이터의 형태로 전력 수신 장치(2)에 전송되기 때문에, 전력 수신 장치(2)가 전력 데이터를 수신함에 있어서 종래의 공진 방식 또는 자기 유도 방식의 무선 충전과 달리, 전력 송신 장치(1)와 전력 수신 장치(2) 사이의 거리 및 방향, 전력 수신 장치(2) 주변 환경 등에 의한 영향을 거의 받지 않게 된다. 또한, 하나의 전력 송신 장치(1)로부터 복수의 전력 수신 장치(2)가 전력 데이터를 수신하는 경우에도 안정적으로 수신이 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예들에서 공진 신호의 주파수와 이를 인코딩한 디지털 전력 데이터가 전송되는 무선 신호의 주파수는 상이할 수 있다. 전술한 것과 같이 공진 신호는 비한정적인 예시로서 13.56 MHz 또는 7.62 MHz의 주파수를 가질 수 있는 반면, 디지털 전력 데이터를 전송하기 위한 무선 신호의 주파수는 무선 네트워크(3)의 종류에 따라 2.4 GHz(지그비, 블루투스 및 무선 LAN), 915 MHz(지그비) 및 868 MHz(지그비) 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일실시예에서, 전력 수신 장치(2)는 수신부(21), 데이터 변환부(22), 공진부(23) 및 수신 안테나(24)를 포함한다. 전력 송신 장치(1)와 관련하여 전술한 것과 유사하게, 전력 수신 장치(2)의 수신부(21), 데이터 변환부(22), 공진부(23) 및 수신 안테나(24)는 반드시 별개의 장치를 지칭하는 것으로 의도되지 않으며, 장치 내에서 적어도 부분적으로 동일한 하드웨어(예컨대, 프로세서)를 이용하여 구동되는 동작에 의하여 장치를 단지 기능적으로 구분한 것일 수 있다.
수신부(21)는, 무선 네트워크(3)를 통한 신호의 형태로 전력 송신 장치(1)로부터 전력 데이터를 수신한다. 데이터 변환부(22)는, 전력 데이터를 디코딩하여 공진 신호를 추출한다. 공진부(23)는 공진 신호에 의해 구동됨으로써 공진 신호에 대응되는 전자기파를 출력한다. 이를 위하여, 공진부(23)는 송신 안테나를 포함할 수 있다. 예컨대, 공진 신호에 의해 송신 안테나의 구동 전류를 제어함으로써 공진 신호에 대응되는 전자기파를 출력할 수 있다. 또한, 전력 수신 장치(2)는 공진부(23)에 구동 전력을 공급하기 위한 전원부(25)를 더 포함할 수도 있다. 예컨대, 전원부(25)는 1차 전지, 또는 외부 전력의 공급 없이 공진부(23)를 구동하기 위한 발전기를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
수신 안테나(24)는 공진부(23)에 의해 출력된 전자기파에 공진하여 전력을 생성한다. 이를 위하여, 수신 안테나(24)와 공진부(23)는 서로 인접하여 위치하며 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 수신 안테나(24)와 공진부(23) 사이의 거리는 공진 신호의 주파수에 따라 상이할 수 있으며, 예컨대 수 cm 정도일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 전력 수신 장치(2)는 수신 안테나(24)에 의해 생성된 전력의 진폭, 파형, 주파수 등을 전력 수신 장치(2)에 의해 사용하기에 적합한 형태로 변환하기 위한 전력 변환 회로(미도시) 및 증폭 회로(미도시) 등을 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 일실시예에서, 전력 송신 장치(1)의 송신부(12)는 전력 데이터뿐만 아니라 공진 신호를 전력 데이터로부터 추출하기 위한 코덱(codec) 데이터를 전력 수신 장치(2)에 더 전송하도록 구성된다. 코덱 데이터는 전력 데이터와 함께 수신될 수도 있으며, 또는 전력 데이터와 별도의 통신 과정을 통하여 수신될 수도 있다. 전력 수신 장치(2)의 데이터 변환부(22)는, 전력 송신 장치(1)로부터 전력 수신 장치(2)의 수신부(21)에 수신된 코덱 데이터를 이용하여 전력 데이터를 디코딩할 수 있다. 그러나 다른 실시예에서, 코덱 데이터는 전력 수신 장치(2)에 사전에 저장되어 있을 수도 있다.
본 발명의 일실시예에서, 전력 수신 장치(2)는 배터리(27)를 더 포함한다. 배터리(27)는 수신 안테나(24)에 전기적으로 연결되어 수신 안테나(24)에 의해 생성된 전력에 의해 충전됨으로써, 사용자가 전력 수신 장치(2)를 사용할 경우 충전된 전력에 의해 전력 수신 장치(2)가 구동될 수 있도록 한다. 배터리(27)는 임의의 종류의 2차 전지일 수 있으며, 예컨대, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 일실시예에서 전력 수신 장치(2)는 수신 안테나(24)와 배터리(27) 사이에 전기적으로 연결된 정류부(26)를 더 포함할 수 있다. 수신 안테나(24)에 의해 생성된 전력은 공진 신호에 대응되는 교류 전압 또는 교류 전류 형태를 갖는데, 정류부(26)는 이러한 전력을 배터리(27)의 충전에 적합한 직류로 정류하여 배터리(27)에 공급하는 역할을 한다. 공진에 의해 무선 공급된 전력을 정류부(26)에 의해 정류함으로써 배터리(27)에 대한 전력 공급 효율을 높일 수 있다. 정류 회로의 구성은 통상의 기술자에게 잘 알려져 있으므로, 본 명세서에서는 자세한 설명을 생략한다.
도 2a 및 2b는 실시예들에 따른 전력 수신 장치의 안테나의 예시를 도시하는 개념도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 전력 수신 장치의 공진부(23)와 수신 안테나(24)는 각각 코일(230, 240)을 포함할 수 있다. 공진부(23)와 수신 안테나(24)는, 공진부(23)의 코일(230)에 전류가 인가됨으로써 생성된 전자기파에 수신 안테나(24)의 코일(240)이 공진하여 전류가 유도될 수 있을 정도로 서로 인접하여 위치할 수 있다. 또한, 도 2b를 참조하면, 전력 수신 장치의 공진부(23)와 수신 안테나(24)는 각각 원형 코일(231, 241)을 포함할 수 있다. 그러나, 도 2a 및 2b에 도시된 코일(230, 240, 231, 241)의 형태 및 권선 수는 단지 전력의 발생 과정을 설명하기 위한 예시적인 것으로, 공진부(23)와 수신 안테나(24)는 도면에 도시된 것과 상이한 형태의 전자기파 송수신 수단에 의하여 수신 안테나(24)에 전력을 발생시킬 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전력 송신 장치는 공진 신호가 인코딩된 전력 데이터를 생성할 수 있다(S1). 전력 데이터가 생성되면, 전력 송신 장치는 무선 네트워크를 통해 전력 데이터를 전력 수신 장치에 전송할 수 있다(S2). 이 때, 전력 송신 장치는 복수 개의 전력 수신 장치에 전력 데이터를 전송할 수도 있다. 전력 수신 장치는, 무선 네트워크를 통하여, 공진 신호가 인코딩된 전력 데이터를 수신하고, 수신된 전력 데이터를 디코딩하여 공진 신호를 추출할 수 있다(S4).
본 발명의 일실시예에서는, 공진 신호를 추출하기 전에 전력 송신 장치로부터 전력 수신 장치에 코덱 데이터가 더 전송되며(S3), 공진 신호를 추출하는 단계(S4)는 전력 수신 장치에 수신된 코덱 데이터를 이용하여 전력 데이터를 디코딩함으로써 수행될 수 있다. 그러나, 전력 수신 장치에 미리 코덱 데이터가 저장된 경우 상기 단계(S3)는 생략될 수도 있다.
공진 신호가 추출되면, 전력 수신 장치는 공진 신호에 의해 공진부를 구동함으로써 공진 신호에 대응되는 전자기파를 출력할 수 있다(S5). 전자기파가 출력되면, 공진부에 인접하여 위치한 수신 안테나가 전자기파에 공진함으로써 전력이 생성된다(S6). 본 발명의 일실시예에서는, 수신 안테나에 의해 생성된 전력에 의하여 전력 수신 장치의 배터리를 충전할 수도 있다(S7). 또한, 배터리를 충전하는 과정은 수신 안테나에 의해 생성된 전력을 직류로 정류하는 단계를 포함할 수도 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.
1 : 전력 송신 장치 2 : 전력 수신 장치
3 : 무선 네트워크 11 : 신호 변환부
12 : 송신부 21 : 수신부
22 : 데이터 변환부 23 : 공진부
24 : 수신 안테나 25 : 전원부
26 : 정류부 27 : 배터리
230, 240 : 코일 231, 241 : 원형 코일

Claims (18)

  1. 공진 신호를 인코딩한 전력 데이터를 무선 신호를 통해 송신하도록 구성된 전력 송신 장치; 및
    상기 전력 송신 장치로부터 상기 전력 데이터를 수신하고, 상기 전력 데이터를 디코딩하여 상기 공진 신호를 추출하며, 추출된 상기 공진 신호를 전자기파로 출력함으로써 안테나를 공진시켜 전력을 생성하도록 구성된 전력 수신 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공진 신호는 제1 주파수를 가지며, 상기 무선 신호는 상기 제1 주파수와 상이한 제2 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전력 수신 장치는 상기 전력 송신 장치로부터 상기 무선 신호를 통해 코덱 데이터를 수신하며, 상기 코덱 데이터를 이용하여 상기 전력 데이터를 디코딩하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
  4. 공진 신호를 인코딩한 전력 데이터를 생성하도록 구성된 신호 변환부; 및
    무선 신호를 통해 상기 전력 데이터를 하나 이상의 전력 수신 장치에 전송하도록 구성된 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 송신 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 공진 신호는 제1 주파수를 가지며, 상기 무선 신호는 상기 제1 주파수와 상이한 제2 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 전력 송신 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 송신부는, 상기 전력 데이터를 디코딩하여 상기 공진 신호를 추출하기 위한 코덱 데이터를 상기 전력 수신 장치에 더 전송하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전력 송신 장치.
  7. 무선 신호를 통해, 공진 신호가 인코딩된 전력 데이터를 수신하도록 구성된 수신부;
    상기 전력 데이터로부터 상기 공진 신호를 추출하도록 구성된 데이터 변환부;
    추출된 상기 공진 신호에 대응되는 전자기파를 출력하도록 구성된 공진부; 및
    상기 전자기파에 공진하여 전력을 생성하도록 구성된 수신 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 수신 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 공진 신호는 제1 주파수를 가지며, 상기 무선 신호는 상기 제1 주파수와 상이한 제2 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 전력 수신 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 안테나에 전기적으로 연결되며, 상기 안테나에 의해 생성된 전력에 의해 충전되도록 구성된 배터리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 수신 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 안테나에 의해 생성된 전력을 직류로 정류하여 상기 배터리에 공급하도록 구성된 정류부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 수신 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 공진부에 구동 전력을 공급하는 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 수신 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 무선 신호를 통해 코덱 데이터를 수신하도록 더 구성되며,
    상기 데이터 변환부는, 상기 코덱 데이터를 이용하여 상기 전력 데이터를 디코딩함으로써 상기 공진 신호를 추출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전력 수신 장치.
  13. 전력 수신 장치가, 무선 신호를 통해, 공진 신호가 인코딩된 전력 데이터를 수신하는 단계;
    상기 전력 수신 장치가, 상기 전력 데이터로부터 상기 공진 신호를 추출하는 단계;
    상기 전력 수신 장치의 공진부가, 추출된 상기 공진 신호에 대응되는 전자기파를 출력하는 단계; 및
    상기 전력 수신 장치의 수신 안테나가, 상기 전자기파에 공진하여 전력을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 공진 신호는 제1 주파수를 가지며, 상기 무선 신호는 상기 제1 주파수와 상이한 제2 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 전력 데이터를 수신하는 단계 전에, 전력 송신 장치가 상기 전력 데이터를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 전력을 생성하는 단계 후에, 상기 수신 안테나에 의해 생성된 전력에 의해 배터리를 충전하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 배터리를 충전하는 단계는, 상기 수신 안테나에 의해 생성된 전력을 직류로 정류하여 상기 배터리에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 공진 신호를 추출하는 단계 전에, 상기 전력 수신 장치가, 상기 무선 신호를 통해 코덱 데이터를 수신하는 단계를 더 포함하며,
    상기 공진 신호를 추출하는 단계는, 상기 코덱 데이터를 이용하여 상기 전력 데이터를 디코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
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