KR20170107344A

KR20170107344A - 무선 전력 송신 장치 및 그의 제어 방법

Info

Publication number: KR20170107344A
Application number: KR1020160069301A
Authority: KR
Inventors: 김세주; 조상호; 김효영; 정인화; 김기홍; 최영운
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2016-03-15
Filing date: 2016-06-03
Publication date: 2017-09-25
Also published as: KR102532881B1

Abstract

본 발명의 일 기술적 측면에 따른 무선 전력 송신 장치는, 비접촉 방식으로 전력을 전송하는 복수의 공진기; 제1 공진기 및 제2 공진기 각각의 일단에 연결되어 제1 교번 전압을 인가하는 공통 브리지 회로; 상기 제1 교번 전압이 인가되는 동안 제1 공진기의 타단에 제2 교번 전압을 인가하는 제1 서브 브리지 회로; 및 상기 제1 공진기의 일단에 제1 교번 전압이 인가되는 동안 제2 공진기의 타단에 제3 교번 전압을 인가하는 제2 서브 브리지 회로를 포함할 수 있다.

Description

무선 전력 송신 장치 및 그의 제어 방법 {APPARATUS FOR TRANSMITING POWER WIRELESSLY AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 무선 전력 송신 장치 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.

무선 기술의 발전에 따라, 무선 기술은 데이터뿐만 아니라 전력까지 전송하는 등 다양하게 발전되고 있다. 특히, 최근에는 비 접촉 상태에서도 전자 기기에 전력 충전이 가능한 무선 전력 충전 기술이 개발되고 있다.

무선 충전이 원활히 이루어지기 위해서는, 무선 전력 송신 장치의 공진 코일과 무선 전력 수신 장치의 수신 코일이 서로 대응되도록 위치되어야 한다. 따라서, 무선 전력을 보다 원활히 제공하기 위하여, 무선 전력 송신 장치는 복수 개의 공진 코일을 제공하여 보다 넓은 충전 가능 영역을 제공하고 있다.

그러나, 이와 같이 복수의 공진 코일을 이용하는 경우, 어느 하나의 공진 코일

시, 다른 공진 코일에 의하여 영향이 미치게 되는 문제가 있다.

한국 공개특허 제 2016-0030801호

본 발명에 따른 일 실시형태의 목적은, 복수의 공진 코일 간의 상호 간섭을 제거할 수 있는 무선 전력 송신 장치 및 그의 제어 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 일 기술적 측면은 무선 전력 송신 장치를 제안한다. 상기 무선 전력 송신 장치는, 비접촉 방식으로 전력을 전송하는 복수의 공진기; 제1 공진기 및 제2 공진기 각각의 일단에 연결되어 제1 교번 전압을 인가하는 공통 브리지 회로; 제1 공진기의 타단에 연결된 제1 서브 브리지 회로; 및 상기 제1 교번 전압이 인가되는 동안 제1 공진기의 타단에 제2 교번 전압을 인가하는 제1 서브 브리지 회로; 상기 제1 공진기의 일단에 제1 교번 전압이 인가되는 동안 제2 공진기의 타단에 연결되어 제3 교번 전압을 인가하는 제2 서브 브리지 회로를 포함할 수 있다.

상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 과제 해결을 위한 다양한 수단들은 이하의 상세한 설명의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 무선 전력 송신 장치는, 복수의 공진 코일 간의 상호 간섭을 제거할 수 있는 효과를 가질 수 있다.

도 1은 무선 전력 송신 장치를 포함하는 무선 전력 전송 시스템의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 나타내는 블록 도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공진 코일의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공진 코일의 다른 일 예를 도시하는 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 인버터부의 일 예를 설명하기 위한 회로도이다.
도 6은 도 5에 도시된 인버터부의 일 동작을 설명하는 회로도이다.
도 7은 도 2에 도시된 인버터부의 다른 일 예를 설명하기 위한 회로도이다.
도 8은 도 7에 도시된 인버터부의 일 동작을 설명하는 회로도이다.
도 9는 도 6에 도시된 일 동작 예에서, 일 실험예에 따라 검출된 제1 공진기의 양단 전압을 도시하는 도면이다.
도 10은 도 6에 도시된 일 동작 예에서, 일 실험예에 따라 검출된 제2 공진기의 양단 전압을 도시하는 도면이다.
도 11은 일반적인 풀 브리지 회로의 스위칭 제어 방식에 따라 검출된 제2 공진기의 양단 전압을 도시하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.

그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 일 적용예를 도시하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 무선 전력 수신 장치(200)는 무선 전력 송신 장치(100)에 인접하여, 무선 전력 송신 장치(100)와 자기적으로 결합-예컨대, 자기 공명이나 자기 유도-하여 무선으로 전력을 수신할 수 있다.

무선 전력 수신 장치(200)는 수신한 전력을 전자 기기(300)에 제공할 수 있다. 무선 전력 수신 장치(200)는 전자 기기(300) 내에 일 구성으로서 존재하거나, 또는 전자 기기(300)에 연결되는 별도의 장치일 수 있다.

도시된 예에서는 무선 전력 수신 장치(200)와 무선 전력 송신 장치(100)가 일부 이격되어 있으나, 이는 예시적인 것으로서, 실제로는 무선 전력 수신 장치(200)와 무선 전력 송신 장치(100)는 서로 접촉하거나 또는 인접할 수 있다.

무선 전력 송신 장치(100)는 복수의 공진 코일을 포함할 수 있다. 따라서, 무선 전력 송신 장치(100) 상의 어느 위치에서도 무선 전력 수신 장치(200)와의 자기적 결합이 가능하게 할 수 있다.

한편, 무선 전력 송신 장치(100)는 복수의 공진 코일간의 상호 영향을 최소화하기 위하여, 비동작 중인 공진기의 양단 전압이 실질적으로 동일한 전위(동전위)가 되도록 제어할 수 있다.

이러한 무선 전력 송신 장치(100)에 대해서는 도 2 내지 도 8을 참조하여 이하에서 보다 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 설명하는 블록 구성도이다.

도 2를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(100)는 인버터(120), 공진부(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 무선 전력 송신 장치(100)는 전원 공급부(110)를 더 포함할 수 있다.

전원 공급부(110)는 외부에서 입력되는 전원을 이용하여, 소정 레벨의 직류 전압을 생성할 수 있다. 전원 공급부(110)는 무선 전력 송신 장치(100)와 별도의 장치로서 구성될 수도 있다. 예를 들어, 전원 공급부(110)는 상용 교류 전압을 입력받아 소정 레벨의 전압(예컨대, 5V 전압)을 출력하는 어댑터 장치 일 수 있다.

인버터(120)는 상기 직류 전압을 입력받고, 제어부(140)의 제어에 따라 스위칭 동작하여 공진부(130)에 교류 전류를 제공할 수 있다.

일 실시예에서, 인버터(120)는 하나의 공통 브리지 회로와, 공진부(130)의 복수의 공진기에 각각 대응되는 복수의 서브 브리지 회로를 포함할 수 있다.

공진부(130)는 인버터(120)로부터 교류 전류를 입력받아 동작할 수 있다.

공진부(130)는 복수의 공진기를 포함할 수 있다. 복수의 공진기는 각각 공진 코일과 공진 커패시터를 포함할 수 있다.

제어부(140)는 인버터(120)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.

제어부(140)는 복수의 공진 코일간의 상호 영향을 최소화하기 위하여, 비동작 중인 공진기의 양단 전압이 동전위가 되도록 제어할 수 있다.

제어부(140)는 다양한 스위칭 제어 방식을 지원할 수 있다. 예를 들어, 펄스 폭을 변경하여 교류 전류를 조절하거나, 또는 주파수를 변경하여 교류 전류를 조절할 수도 있다.

제어부(140)는 적어도 하나의 프로세싱 유닛을 포함할 수 있다. 실시예에 따라 제어부(140)는 메모리를 더 포함할 수 있다. 프로세싱 유닛은 예를 들어 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등을 포함할 수 있으며, 복수의 코어를 가질 수 있다. 메모리는 휘발성 메모리(예를 들어, RAM 등), 비휘발성 메모리(예를 들어, ROM, 플래시 메모리 등) 또는 이들의 조합일 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공진부의 공진 코일의 일 예를 도시하는 도면이다. 도 3에 도시된 예는, 2개의 공진 코일을 구비한 예를 도시하고 있다.

도 3을 참조하면, 공진부(130)는 제1 공진 코일(321) 및 제2 공진 코일(322)을 포함할 수 있다. 공진부(130)는 제1 공진 코일(321) 및 제2 공진 코일(322)의 후면에 부착되는 페라이트 시트(310)를 더 포함할 수 있다.

제1 공진 코일(321) 및 제2 공진 코일(322)은 적어도 일부 영역에서 서로 겹쳐질 수 있다. 제1 공진 코일(321) 및 제2 공진 코일(322)을 서로 겹치도록 배치하여, 무선 전력이 미치지 않는 공핍 영역을 최소화하고 무선 전력 수신 장치와의 무선 충전 가능 영역을 넓게 제공할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공진부의 공진 코일의 다른 일 예를 도시하는 도면이다. 도 4에 도시된 예는, 3개의 공진 코일을 구비한 예를 도시하고 있다.

도 4를 참조하면, 공진부(131)는 제1 공진 코일(421), 제2 공진 코일(422) 및 제3 공진 코일(423)을 포함할 수 있다. 공진부(130)는 제1 공진 코일(421) 내지 제3 공진 코일(423)의 후면에 부착되는 페라이트 시트(410)를 더 포함할 수 있다.

제1 공진 코일(421) 내지 제3 공진 코일(423)은 적어도 일부 영역에서 서로 겹쳐질 수 있다. 예컨대, 제1 공진 코일(421)과 제2 공진 코일(422)은 서로 겹치고, 제2 공진 코일(422)과 제3 공진 코일(423)은 서로 겹칠 수 있다.

이와 같이, 복수의 코일을 서로 일부씩 겹치도록 배열하여, 무선 전력이 미치지 않는 공핍 영역을 최소화하고 무선 전력 수신 장치와의 무선 충전 가능 영역을 넓게 제공할 수 있다.

도 5는 도 2에 도시된 인버터부의 일 예를 설명하기 위한 회로도이다. 도 5에 도시된 일 실시예는, 2개의 공진기를 구비한 공진부를 구동 시키는 인버터를 도시하고 있다.

도 5를 참조하면, 인버터부는 공통 브리지 회로(521)와, 복수의 서브 브리지 회로(522,523)를 포함할 수 있다. 인버터부의 각 스위치는 제어부에 의하여 제어될 수 있다.

공통 브리지 회로(521)는 공진부의 어느 공진 코일이 동작하는 경우에도 동작될 수 있다. 한편, 복수의 서브 브리지 회로(522,523)는 복수의 공진기에 각각 대응되어 동작할 수 있다.

구체적으로, 제1 공진기(531)가 무선 전력 전송을 위해 동작되는 경우, 공통 브리지 회로(521)는 제1 공진기(531) 및 제2 공진기(532) 각각의 일단에 연결되어 교번 전압을 인가할 수 있다.

또한, 공통 브리지 회로(521)와 제1 서브 브리지 회로(522)가 서로 교번적으로 스위칭 동작할 수 있다. 즉, 공통 브리지 회로(521)와 제1 서브 브리지 회로(522)는 하나의 풀 브리지 회로로서 동작할 수 있고, 상기 스위칭 동작에 따라 전원 공급부(510)로부터 제공된 직류 전원은 교류 전류로 변환되어 제1 공진기(531)에 제공될 수 있다.

제2 공진기(532)가 무선 전송을 위해 동작되는 경우, 공통 브리지 회로(521)와 제2 서브 브리지 회로(523)가 서로 교번적으로 스위칭 동작할 수 있다. 즉, 공통 브리지 회로(521)와 제2 서브 브리지 회로(523)는 하나의 풀 브리지 회로로서 동작할 수 있다.

이하에서는 무선 전송을 위해 자기장을 방사하는 공진기를 동작되는 공진기로 서술한다.

도 6은 도 5에 도시된 인버터부의 일 동작을 설명하는 회로도이다.

도 6에 도시된 회로도는 동작되는 공진기를 제1 공진기(631)로 가정하고 스위칭 동작의 일 예를 도시하고 있다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 가정이고 상술한 바와 같이 복수의 공진기 중 적어도 하나가 선택적으로 각각 또는 함께 무선 전송을 위해 동작될 수 있다. 즉, 제1 공진기(631)를 비동작시키고 제2 공진기(632)를 동작시키는 경우 후술하는 제1 공진기(631)에 대한 동작 내용은 제2 공진기(632)를 중심으로 적용될 수 있다. 이는 복수의 공진기를 중 일부를 동작시키고 나머지를 비동작시키는 경우 동일하게 적용된다.

제1 공진기(631)를 동작시키기 위하여 공통 브리지 회로(621)와 제1 서브 브리지 회로(622)가 풀 브리지 회로로서 동작할 수 있다. 즉, 도시된 예에서는, 제4 스위치(Q4) 및 제1 스위치(Q1)는 ON 상태이고, 제3 스위치(Q3) 및 제2 스위치(Q2)는 OFF 상태이다. 이와 같이 공통 브리지 회로(621)와 제1 서브 브리지 회로(622)가 동작하는 경우, 전류는 제1 공진기(631)의 우측 노드인 제1 노드(N1)에서, 제1 공진기(631)의 좌측 노드인 제2 노드(N2)로 흐르게 된다.

한편, 도시된 예와 달리, 이후의 교번적인 스위칭 동작에서 제4 스위치(Q4) 및 제1 스위치(Q1)는 OFF 상태로, 제3 스위치(Q3) 및 제2 스위치(Q2)는 ON 상태로 변경될 수 있으며, 이러한 경우 전류는 제1 공진기(631)의 좌측 노드인 제2 노드(N2)에서 우측 노드인 제1 노드(N1)로 흐르게 될 수 있다.

즉, 공통 브리지 회로(621)와 제1 서브 브리지 회로(622)의 스위치들을 서로 교번적으로 동작시켜, 제1 공진기(631)에 일정 주기에 따라 서로 다른 방향으로 흐르는 교류 전류를 제공할 수 있다.

일 실시예에서, 제1 스위치(Q1)와 제2 스위치(Q2)는 50% 시비율로 교번적으로 동작할 수 있고, 제3 스위치(Q3)와 제4 스위치(Q4)는 50%의 시비율로 교번적으로 동작할 수 있다. 또한, 상기 시비율은 무선 전송 효율을 개선하기 위해 변경될 수 있다.

이와 같이, 공통 브리지 회로(621)는 제1 공진기(631) 및 제2 공진기(632) 각각의 일단에 제1 교번 전압(V1)을 인가할 수 있다.

또한, 상기 제1 공진기(631)의 일단에 제1 교번 전압(V1)이 인가되는 동안, 제1 공진기(631)의 타단에 연결된 제1 서브 브리지 회로(621)는 제1 공진기(631)의 타단에 제2 교번 전압(V2)을 인가할 수 있고, 제2 공진기(632)의 타단에 연결된 제2 서브 브리지 회로(622)는 제2 공진기(632)의 타단에 제3 교번 전압(V3)을 인가할 수 있다.

여기서, 상기 제2 교번 전압(V2)은 상기 제1 교번 전압(V1)과 동일한 전압 레벨을 가지고 180도 위상 차이를 가질 수 있다.

또한, 상기 제3 교번 전압(V3)은 제1 교번 전압(V1)과 동일한 전압 레벨을 가지고 동일한 위상을 가질 수 있다.

이를 위해, 제1 공진기(631)가 동작되는 경우, 제2 서브 브리지 회로(623)는 공통 브리지 회로(621)와 동일하게 스위칭 동작할 수 있다.

구체적으로, 제2 서브 브리지 회로(623)의 제5 스위치(Q5)는 공통 브리지 회로(621)의 제3 스위치(Q3)와 동일하게 스위칭 동작하고, 제2 서브 브리지 회로(623)의 제6 스위치(Q6)는 공통 브리지 회로(621)의 제4 스위치(Q4)와 동일하게 스위칭 동작할 수 있다.

이와 같이, 제2 서브 브리지 회로(623)가 공통 브리지 회로(621)와 동일하게 스위칭 동작하고, 상기 제3 교번 전압(V3)이 상기 제1 교번 전압(V1)과 동일한 전압 레벨을 가지는 경우, 제2 서브 브리지 회로(623)의 각 노드들의 전압은 공통 브리지 회로(621)의 각 노드들의 전압과 동일하게 된다. 이에 따라, 제2 공진기(632)의 양단 전압은 동전위가 된다.

현재 동작하지 않는 제2 공진기(632)의 타단에 연결된 제2 서브 브리지 회로(623)를 공통 브리지 회로(621)와 동일하게 스위칭 제어 함으로써, 자기장 방사를 억제하고자 하는 제2 공진기(632)의 양단 전압을 동일하게 유지할 수 있다. 따라서, 제1 공진기(631)가 동작되는 경우, 제2 공진기(632)에는 전류가 흐르지 않게 된다.

즉, 두 공진기의 공진 코일이 서로 겹쳐 있는 경우라도, 동작하지 않는 공진기의 양단 전압을 동전압으로 설정함으로써, 동작하지 않는 공진 코일에 의한 자기장이 간섭을 유발하는 것을 방지할 수 있다.

도 7은 도 2에 도시된 인버터부의 다른 일 예를 설명하기 위한 회로도이다. 도 7에 도시된 일 실시예는, 3개의 공진기를 구비한 공진부를 구동 시키는 인버터를 도시하고 있다.

도 7을 참조하면, 인버터부는 공통 브리지 회로(721)와, 복수의 서브 브리지 회로(722, 723, 724)을 포함할 수 있다. 인버터부의 각 스위치는 제어부에 의하여 제어될 수 있다.

공통 브리지 회로(721)는 공진부의 어느 공진 코일이 동작하는 경우에도 동작될 수 있다. 한편, 복수의 서브 브리지 회로(722, 723, 724)는 각각 복수의 공진기에 대응되어 동작할 수 있다.

즉, 제1 공진기(731)가 무선 전력 전송을 위해 동작되는 경우, 공통 브리지 회로(721)와 제1 서브 브리지 회로(722)가 서로 교번적으로 스위칭 동작할 수 있다. 공통 브리지 회로(721)와 제1 서브 브리지 회로(722)는 하나의 풀 브리지 회로로서 동작할 수 있다.

제2 공진기(732)가 동작되는 경우, 공통 브리지 회로(721)와 제2 서브 브리지 회로(723)가 서로 교번적으로 스위칭 동작할 수 있다. 즉, 공통 브리지 회로(721)와 제2 서브 브리지 회로(723)는 하나의 풀 브리지 회로로서 동작할 수 있다.

제3 공진기(733)가 동작되는 경우, 공통 브리지 회로(721)와 제3 서브 브리지 회로(724)가 서로 교번적으로 스위칭 동작할 수 있다. 즉, 공통 브리지 회로(721)와 제3 서브 브리지 회로(724)는 하나의 풀 브리지 회로로서 동작할 수 있다.

도 8은 도 7에 도시된 인버터부의 일 동작을 설명하는 회로도이다.

도 8에 도시된 회로도는 무선 전송을 위해 자기장을 방사하도록 동작되는 공진기를 제2 공진기(832)로 가정하고 스위칭 동작의 일 예를 도시하고 있다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 가정이고 상술한 바와 같이 복수의 공진기 중 적어도 하나가 선택적으로 각각 또는 함께 무선 전송을 위해 동작될 수 있다.

제2 공진기(832)를 동작시키기 위하여 공통 브리지 회로(821)와 제2 서브 브리지 회로(823)가 풀 브리지 회로로서 동작할 수 있다.

즉, 도시된 예에서는, 제1 스위치(Q1) 및 제6 스위치(Q6)는 ON 상태이고, 제2 스위치(Q2) 및 제5 스위치(Q5)는 OFF 상태이다. 이와 같이 공통 브리지 회로(821)와 제2 서브 브리지 회로(823)가 동작하는 경우, 전류는 제2 공진기(832)의 왼쪽 노드인 제1 노드(N1)에서, 제2 공진기(610)의 오른쪽 노드인 제3 노드(N3)로 흐르게 된다.

한편, 제2 공진기(832)가 동작하는 경우, 제2 공진기(832)와 연관되지 않은 서브 스위치 회로, 즉, 제1 서브 브리지 회로(822) 및 제3 서브 브리지 회로(824)는 공통 브리지 회로(821)와 동일하게 스위칭 동작할 수 있음은 상술한 바와 같다.

또한, 이와 같이, 제1 서브 브리지 회로(822) 및 제3 서브 브리지 회로(824)를 공통 브리지 회로(821)와 동일하게 스위칭 동작시킴으로써, 제1 공진기(831) 및 제3 공진기(833)의 양단 전압은 동전위가 됨은 상술한 바와 같다.

즉, 세 공진기의 공진 코일이 서로 겹쳐 있는 경우라도, 동작하지 않는 공진기(831,833)의 양단 전압을 동전압으로 설정함으로써, 동작하지 않는 공진 코일(Coil 1, Coil 3)에 의한 자기장이 간섭을 유발하는 것을 방지할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명하였다.

이하에서는, 도 9 내지 도 11을 참조하여, 도 6에 도시된 일 동작 예에서, 일 실험예에 따라 측정된 각 수치값들을 설명한다.

도 9는 도 6에 도시된 일 동작 예에서, 일 실험예에 따라 검출된 제1 공진기의 양단 전압을 도시하는 도면이다.

도 6 및 도 9를 참조하면, 식별번호 910은 제1 노드(N1)의 전압을, 식별번호 920은 제2 노드(N2)의 전압을 의미하며, 식별번호 930은 제1 공진기(531)의 양단 전압을 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 제1 공진기(531)는 풀 브리지 회로에 의하여 동작되는 파형을 도시하고 있다.

도 10은 도 6에 도시된 일 동작 예에서, 일 실험예에 따라 검출된 제2 공진기의 양단 전압을 도시하는 도면이다.

도 6 및 도 10를 참조하면, 식별번호 1010은 비동작 중인 제2 공진기(632)의 양 단의 노드 전압인 제1 교번 전압(V1) 및 제3 교번 전압(V2)을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 제3 교번 전압(V3)이 제1 교번 전압(V1)과 동일한 전압 레벨을 가지는 것을 확인할 수 있으며, 제2 공진기(632)의 양단 전압은 식별번호 1020과 같이 일부 에지를 제외하고 거의 검출되지 않음을 알 수 있다.

즉, 비동작 중인 제2 공진기(632)의 양단은 동전위의 전압을 가지므로, 이에 따라 비동작 중인 제2 공진기(632)에는 전류가 흐르지 않을 수 있다.

도 11은 일반적인 풀 브리지 회로의 스위칭 제어 방식에 따라 검출된 제2 공진기의 양단 전압을 도시하는 도면이다.

즉, 도 11에 도시된 예는, 비동작 중인 공진기에 대하여 스위칭 제어를 수행하지 않는 일반적인 풀 브리지 회로의 스위칭 토폴로지에 따른 결과로서, 비동작 중인 공진기의 양단 전압을 도시하는 도면이다.

식별번호 1110은 비동작 중인 공진기의 일단에 연결된 노드의 노드 전압을, 식별번호 1120은 비동작 중인 공진기의 타단에 연결된 노드의 노드 전압을 도시하고 있다. 식별번호 1130은 비동작 중인 공진기의 양단 전압을 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 비동작 중인 공진기에 대하여 어떠한 스위칭을 수행하지 않는 경우, 비동작 중인 공진기에 저압이 유기됨을 알 수 있으며, 이에 따라 비 동작 중인 공진기에 의하여 영향이 발생할 수 있음을 알 수 있다.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 무선 전력 송신 장치
200: 무선 전력 수신 장치
300: 전자 기기
110: 전원 공급부
120: 인버터
130: 공진부
140: 제어부

Claims

비접촉 방식으로 전력을 전송하는 복수의 공진기;
제1 공진기 및 제2 공진기 각각의 일단에 제1 교번 전압을 인가하는 공통 브리지 회로;
상기 제1 교번 전압이 인가되는 동안 상기 제1 공진기의 타단에 제2 교번 전압을 인가하는 제1 서브 브리지 회로; 및
상기 제1 공진기의 일단에 제1 교번 전압이 인가되는 동안 상기 제2 공진기의 타단에 제3 교번 전압을 인가하는 제2 서브 브리지 회로;
를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 공진기의 일단에 제1 교번 전압이 인가되는 동안 제2 공진기의 양단 전압은 실질적으로 동일한 전위로 유지되는 무선 전력 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 공진기 및 상기 제2 공진기 각각은 공진 코일과 공진 커패시터를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 공진기 및 상기 제2 공진기의 공진코일은 일부 영역에서 서로 겹쳐진 무선 전력 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 교번 전압은 상기 제1 교번 전압과 180도 위상 차이를 가지는 무선 전력 송신 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 공진기의 일단에 제1 교번 전압이 인가되는 동안 상기 제1 공진기에 교류 전류가 제공되는 무선 전력 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 서브 브리지 회로는 상기 공통 브리지 회로와 풀 브리지 회로로 동작하는 무선 전력 송신 장치.
비접촉 방식으로 전력을 전송하는 무선 전력 송신 장치의 구동 방법에 있어서,
공통 브리지 회로를 제어하여 제1 공진기 및 제2 공진기 각각의 일단에 제1 교번 전압을 인가하는 단계;
상기 제1 교번 전압이 인가되는 동안 제1 서브 브리지 회로를 제어하여 상기 제1 공진기의 타단에 제2 교번 전압을 인가하는 단계; 및
상기 제1 교번 전압이 인가되는 동안 제2 서브 브리지 회로를 제어하여 상기 제2 공진기의 타단에 제3 교번 전압을 인가하는 단계;
를 포함하는 무선 전력 송신 장치의 구동 방법.
제8항에 있어서,
상기 제1 공진기에 교류 전류를 제공되는 동안 상기 제2 공진기의 양단 전압을 실질적으로 동일한 전위가 되도록 제어하는 무선 전력 송신 장치의 구동 방법.
제8항에 있어서,
상기 제3 교번 전압은 상기 제1 교번 전압과 동일한 위상을 가지는 무선 전력 송신 장치의 구동 방법.
제8항에 있어서,
상기 제1 서브 브리지 회로는 상기 공통 브리지 회로와 풀 브리지 회로로 동작되는 무선 전력 송신 장치의 구동 방법.
제1 공진기 및 제2 공진기 각각의 일단과 전원 간에 연결된 제1 스위치, 및 상기 제1 공진기 및 제2 공진기 각각의 일단과 접지 간에 연결된 제2 스위치를 포함하는 공통 브리지 회로;
상기 제1 공진기의 타단과 전원 간에 연결된 제3 스위치, 및 상기 제1 공진기의 타단과 접지 간에 연결된 제4 스위치를 포함하는 제1 서브 브리지 회로; 및
상기 제2 공진기의 타단과 전원 간에 연결된 제5 스위치, 및 상기 제1 공진기의 타단과 접지 간에 연결된 제6 스위치를 포함하는 제2 서브 브리지 회로를 포함하고,
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 교번 동작하여 상기 제1 및 제2 공진기 각각의 일단에 제1 교번 전압을 인가하고,
상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치는 교번 동작하여 상기 제1 공진기의 타단에 제2 교번 전압을 인가하며,
제5 스위치 및 제6 스위치는 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치와 동일하게 교번 동작하는 무선 전력 송신 장치.
제12항에 있어서,
상기 제1 공진기의 일단에 제1 교번 전압이 인가되는 동안 제2 공진기의 양단 전압은 실질적으로 동일한 전위로 유지되는 무선 전력 장치.
제12항에 있어서,
상기 제1 공진기 및 상기 제2 공진기는 각각 공진 코일과 공진 커패시터를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
제14항에 있어서,
상기 제1 공진기 및 상기 제2 공진기의 공진코일은 일부 영역에서 서로 겹쳐진 무선 전력 장치.
제12항에 있어서,
상기 제3 스위치는 상기 제2 스위치와 동일하게 스위칭 동작하고, 상기 제4 스위치는 상기 제1 스위치와 동일하게 스위칭 동작하는 무선 전력 송신 장치.