KR20210039096A - 무선 전력 전송 시스템 - Google Patents

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KR20210039096A KR1020190121481A KR20190121481A KR20210039096A KR 20210039096 A KR20210039096 A KR 20210039096A KR 1020190121481 A KR1020190121481 A KR 1020190121481A KR 20190121481 A KR20190121481 A KR 20190121481A KR 20210039096 A KR20210039096 A KR 20210039096A
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홍일성
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Abstract

본 발명은 무선 전력 전송 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일례에 따른 무선 전력 전송 시스템은 적어도 하나의 송신코일을 포함하는 전력 송신 장치; 및 전력 송신 장치의 적어도 일부를 수용할 수 있는 수용부가 형성되고, 수용부가 전력 송신 장치의 적어도 일부를 수용하면 송신코일과 대향되도록 위치하는 적어도 하나의 수신코일을 포함하는 제1 전력 수신 장치를 포함하고, 전력 송신 장치는 제1 전력 수신 장치에 제1 모드로 전력을 송신하고, 상부에 제2 전력 수신 장치가 위치할 경우에 제2 전력 수신 장치에 제2 모드로 전력을 송신한다.

Description

무선 전력 전송 시스템{Wireless power transfer system}
본 발명은 무선 전력 전송 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 전력 수신 기기에 전력 전송이 가능한 전력 송신 장치를 구비한 무선 전력 전송 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 스마트폰과 같은 이동통신단말기, PDA(Personal Digital Assistants) 등과 같은 휴대용 전자기기에는 재충전 가능한 2차 전지(Secondary Battery)가 배터리로서 장착된다. 배터리를 충전하기 위해서는, 가정용 상용 전원을 이용하여 휴대용 전자기기의 배터리에 전기 에너지를 제공하는 별도의 충전장치가 필요하다.
또한, 최근, 가정용 무선 청소기, 무선 선풍기 등 전원이 없는 무선 가전 장치의 개발이 급속도로 이루어지고 있다.
이와 같은 가전용 무선 가전 장치는 장치별로 요구하는 전력 수신 규격이 다르고, 스마트폰과 같은 휴대용 전자기기와 전력 수신 규격이 달라, 각각의 무선 전력 충전을 하기 위해, 해당 전력 수신 기기의 개수에 따라 각각 다른 전력 송신 기기가 요구되고 있다.
이와 같은 경우, 각각의 무선 전력 충전을 위해 각각의 무선 충전기를 요구하여, 소비자의 불편을 초래하는 문제점이 있었다.
KR 10-2010-0068924
본 발명은 무선 전력 전송 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 하고, 보다 상세하게는 다양한 전력 수신 기기에 전력 전송이 가능한 전력 송신 장치를 구비한 무선 전력 전송 시스템을 제공하는데, 그 목적이 있다.
본 발명의 일례에 따른 무선 전력 전송 시스템은 적어도 하나의 송신코일을 포함하는 전력 송신 장치; 및 전력 송신 장치의 적어도 일부를 수용할 수 있는 수용부가 형성되고, 수용부가 전력 송신 장치의 적어도 일부를 수용하면 송신코일과 대향되도록 위치하는 적어도 하나의 수신코일을 포함하는 제1 전력 수신 장치를 포함하고, 전력 송신 장치는 제1 전력 수신 장치에 제1 모드로 전력을 송신하고, 상부에 제2 전력 수신 장치가 위치할 경우에 제2 전력 수신 장치에 제2 모드로 전력을 송신한다.
전력 송신 장치는 복수의 송신코일을 포함하고, 전력 송신 장치는 제1 모드에서 복수의 송신코일을 이용하여 전력을 송신하고, 제2 모드에서 하나의 송신코일을 이용하여 전력을 송신할 수 있다.
전력 송신 장치는 제1 모드에서 복수의 송신코일이 서로 다른 주파수로 동작하도록 할 수 있다.
제1 전력 수신 장치는 복수의 수신코일을 포함하고, 복수의 수신코일은 수용부가 전력 송신 장치의 적어도 일부를 수용하면 복수의 송신코일의 적어도 일부와 대향되도록 위치할 수 있다.
제1 전력 수신 장치는 복수의 수신코일이 수신한 전력을 직렬 또는 병렬 연결을 통해 취합할 수 있다.
제1 전력 수신 장치는 복수의 수신코일과 각각 연결된 배터리를 포함할 수 있다.
복수의 송신코일은 전력 송신 장치에서 서로 이격되어 위치할 수 있다.
전력 송신 장치는 동시에 둘 이상의 제2 전력 수신 장치에 제2 모드로 전력을 송신할 수 있다.
수용부는 제1 전력 수신 장치의 바닥면에 함몰된 형태로 형성될 수 있다.
전력 송신 장치는 전원을 공급받는 전원케이블과 연결되고, 바닥면에는 전원케이블이 수용될 수 있는 케이블홈이 형성될 수 있다.
전력 송신 장치는 전원을 공급받는 전원케이블과 연결되고, 바닥면은 지지부에 의해 지면으로부터 이격되어 전원케이블이 바닥면과 지면 사이로 통과할 수 있다.
전력 송신 장치는 수용부에 의해 수용됨을 감지하는 감지부를 더 포함할 수 있다. 감지부는 제1 전력 수신 장치의 종류 또는 전력수신규격을 감지할 수 있다.
일례로, 감지부는 제1 전력 수신 장치에 의해 활성화되는 스위치 형태로 구비될 수 있다.
전력 송신 장치는 복수의 송신코일을 포함하고, 제1 전력 수신 장치는 수용부가 전력 송신 장치의 적어도 일부를 수용하면 복수의 송신코일 사이에 위치하는 제1 차폐부와 복수의 송신 코일 각각의 외측에 위치하는 제2 차폐부를 더 포함할 수 있다.
전력 송신 장치는 차폐부가 삽입되는 삽입홈을 더 포함할 수 있다.
전력 송신 장치는 복수의 송신코일을 포함하고, 상기 전력 송신 장치는 상기 제1 전력 수신 장치의 종류 또는 전력수신규격을 감지하여, 감지한 결과에 따라 상기 복수의 송신코일 중 특정 송신코일에 전력을 송신할 수 있다.
전력 송신 장치는 수용부가 전력 송신 장치의 적어도 일부를 수용할 때, 수용부의 외측으로 노출되는 디스플레이부를 더 포함하고, 디스플레이부는 전력 송신 장치의 상태를 표시할 수 있다.
본 발명의 다른 일례에 따른 무선 전력 송신 시스템은 적어도 하나의 송신코일을 포함하는 전력 송신 장치; 전력 송신 장치의 적어도 일부를 수용할 수 있는 제1 수용부가 형성되고, 제1 수용부가 전력 송신 장치의 적어도 일부를 수용하면 송신코일과 대향되도록 위치하는 적어도 하나의 제1 수신코일을 포함하는 제1 전력 수신 장치; 및 전력 송신 장치의 적어도 일부를 수용할 수 있는 제2 수용부가 형성되고, 제2 수용부가 전력 송신 장치의 적어도 일부를 수용하면 송신코일과 대향되도록 위치하는 적어도 하나의 제2 수신코일을 포함하는 제2 전력 수신 장치를 포함하고, 전력 송신 장치는 제1 전력 수신 장치에 제1 모드로 전력을 송신하고, 제2 전력 수신 장치에 제2 모드로 전력을 송신한다.
전력 송신 장치는 복수의 송신코일을 포함하고, 전력 송신 장치는 제1 모드와 제2 모드에서 서로 다른 개수의 송신코일을 이용하여 전력을 송신할 수 있다.
제1 수신코일과 제2 수신코일은 서로 다른 개수로 형성될 수 있다.
전력 송신 장치는 제1 수용부 또는 제2 수용부에 수용되면 제1 전력 수신 장치와 제2 전력 수신 장치를 구분하는 감지부를 더 포함하고, 전력 송신 장치는 감지부가 구분한 결과에 따라 결정되는 모드에 따라 전력을 송신할 수 있다.
감지부는 제1 전력 수신 장치 또는 제2 전력 수신 장치에 의해 활성화되는 스위치 형태로 구비될 수 있다.
전력 송신 장치는 상부에 제3 전력 수신 장치가 위치할 경우에 제3 전력 수신 장치에 제3 모드로 전력을 송신할 수 있다.
본 발명의 일례에 따른 무선 전력 전송 시스템은 복수의 전력 수신 장치에 대해 각각 다른 모드로 전력을 전송할 수 있는 전력 송신 장치를 제공하여, 무선 전력 충전의 편의성을 보다 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 방열 구조가 추가된 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 전력 수신 장치에 차폐부가 더 구비된 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 전력 송신 장치에 디스플레이부가 더 구비된 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 전력 송신 장치에 구비된 감지부의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 감지부의 일례를 설명하기 위한 도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 ‘포함하는’의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도를 본 발명에 따른 무선 전력 전송 시스템에 대해 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도이다.
여기서, 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 외형을 도시한 것이고, 도 2는 도 1에 도시된 무선 전력 전송 시스템의 전력 송신 장치(100A)의 구조 일례 및 전력 수신 장치의 구조 일례를 설명하기 위한 도이고, 도 3은 무선 전력 전송 시스템의 활용예를 설명하기 위한 도이다.
도 1 및 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 전력 송신 장치(100A)와 제1 전력 수신 장치(200A)를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 8에서는 설명의 편의상 제1 전력 수신 장치(200A)는 전력을 수신하는 수신 코일의 개수가 2개인 경우를 일례로 설명하고, 제2 전력 수신 장치(200B)는 수신 코일의 개수가 1개인 경우를 일례로 설명한다.
여기서, 전력 송신 장치(100A)는 하부면과 측면 및 상부면을 구비한 형태를 가질 수 있으며, 소정의 높이(H100)를 가짐으로써, 하부면과 상부면 사이에 내부 공간을 구비할 수 있다.
내부 공간은 복수의 공간으로 구분되고, 구분된 내부 공간에는 송신 코일(110a, 110b)이 위치할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에서는 송신 코일(110a, 110b)이 2개인 경우를 일례로 도시하고 있으나, 송신 코일(110a, 110b)의 개수는 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 경우에 따라, 1개 일수도 있고, 3개 또는 그 이상일 수도 있다. 제1 실시예에서는 편의상 송신 코일(110a, 110b)이 2개인 경우를 일례로 설명한다.
이와 같은 2개의 송신 코일(110a, 110b)은 제1 송신 코일(110a)과 제2 송신 코일(110b)을 포함할 수 있고, 제1, 2 송신 코일(110a, 110b)은 서로 수평 방향으로 이격되어, 제1 송신 코일(110a)이 동작할 때, 제2 송신 코일(110b)에 미치는 영향을 최소화하여, 차폐성을 확보할 수 있다.
그러나, 제1, 2 송신 코일(110a, 110b) 사이의 차폐는 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 제1, 2 송신 코일(110a, 110b)의 동작 주파수를 서로 다르게 하는 것도 가능하다.
이와 같은 전력 송신 장치(100A)는 외부에서 전력을 공급받아, 송신 코일(110a, 110b)을 통해 전력 수신 장치로 전력을 무선으로 전송할 수 있다.
이와 같이, 전력 송신 장치(100A)가 전력 수신 장치로 전력을 무선 전송하는 방식에는 자기 유도 방식과 자기 공명 방식이 있으나, 그 방식에는 제한이 없으며, 본 발명에서는 일례로 자기 유도 방식을 기준으로 설명한다. 그러나, 본 발명이 반드시 자기 유도 방식에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 전력 송신 장치(100A)는 도 1 및 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 바닥면에 수용부(201)가 구비된 제1 전력 수신 장치(200A)를 충전하는데 이용될 수 있으나, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 바닥면에 수용부(201)가 없는 제2 전력 수신 장치(200B)를 충전하는데 이용될 수도 있다.
여기서, 전력 송신 장치(100A)는 제1 전력 수신 장치(200A)를 충전할 때, 제1 모드로 전력을 공급할 수 있고, 제2 전력 수신 장치(200B)를 충전할 때, 제1 모드와 다른 제2 모드로 전력을 공급할 수 있다.
여기서, 제1 모드와 제2 모드는 전송되는 전력 또는 전압의 크기가 다른 것을 의미할 수 있다. 일례로, 제1 모드로 전송되는 전력 또는 전압의 크기는 제2 모드로 전송되는 전력 또는 전압의 크기보다 클 수 있다.
일례로, 제1 모드로 충전될 때, 전송되는 전력의 크기는 15W일 수 있으며, 제2 모드로 충전될 때, 전송되는 전력의 크기는 5W일 수 있다.
전송되는 전력의 크기는 전력 송신 장치(100A)의 상부면에 위치하는 전력 수신 장치의 충전 전력의 크기에 따라 달라질 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 전력 송신 장치(100A)의 송신 코일(110a, 110b)이 복수 개 구비하는 경우를 일례로 도시하였지만, 전력 송신 코일이 하나인 경우에도, 전력 수신 장치에 따라 요구되는 충전 전력 또는 충전 전압의 크기가 다른 경우, 본 발명의 전력 송신 장치(100A)가 이용될 수 있다.
일례로, 전력 송신 코일(110a, 110b)이 하나이더라도, 전력 송신 장치(100A)의 상부면에 위치하는 전력 수신 장치가 요구하는 충전 전력의 크기가 15W인 경우, 전력 송신 장치(100A)는 제1 구동 주파수를 이용하여 제1 모드로 전력 송신 코일(110a, 110b)을 작동시켜 15W의 전력을 송신할 수 있으며, 전력 수신 장치가 요구하는 충전 전력의 크기가 5W인 경우, 전력 송신 장치(100A)는 제2 구동 주파수를 이용하여 제2 모드로 전력 송신 코일을 작동시켜 5W의 전력을 송신할 수 있다.
제1 전력 수신 장치(200A)는 전력을 소비하는 전자 장치일 수 있으며, 예를 들어, 선풍기, 스마트폰, 공기청정기, 조명장치, 음향장치 등이 제1 전력 수신 장치(200A)에 해당될 수 있다. 일례로, 제1 전력 수신 장치(200A)는 선풍기일 수 있으며, 도 1에서는 선풍기의 하단 부분을 도시하였다. 그러나, 본 발명의 제1 전력 수신 장치(200A)는 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 제1 전력 수신 장치(200A)는 도 1 및 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 하부면에 수신 코일(210a, 210b)을 구비하여, 도 3의 화살표 방향으로 전력 송신 장치(100A)로부터 전력을 전송받아, 배터리를 충전하여 동작하거나, 배터리의 충전 없이 전송받은 전력을 이용하여 바로 동작하는 것도 가능하다.
이와 같은 제1 전력 수신 장치(200A)는 바닥면에 수용부(201)를 포함할 수 있고, 수용부(201)는 제1 전력 수신 장치(200A)의 바닥면에 함몰된 형태로 구비될 수 있다.
여기서, 수용부(201)의 함몰 깊이(H201)는 전력 전송 장치의 높이(H100)와 대략 동일하거나 수용부(201) 바닥면과 전력 전송 장치의 상부면이 서로 맞닿을 정도로 약간 더 클 수 있다.
수용부(201)의 함몰된 형태는 전력 송신 장치(100A)의 상부면 형태에 대응될 수 있다. 더불어 수용부(201) 바닥면 부분의 내부 공간에 수신 코일(210a, 210b)이 위치될 수 있다.
즉, 제1 전력 수신 장치(200A)의 수용부(201)의 형태는 전력 송신 장치(100A)의 상부면의 형태보다 조금 크게 형성되어, 전력 송신 장치(100A)가 삽입될 수 있는 형태를 가질 수 있다.
이에 따라, 전력 송신 장치(100A)는 제1 전력 수신 장치(200A)의 바닥면 수용부(201)에 삽입될 수 있다. 이에 따라, 제1 전력 수신 장치(200A)의 바닥면은 전력 송신 장치(100A)보다 크게 형성되어, 수용부(201)가 전력 송신 장치(100A)를 수용하면서 제1 전력 수신 장치(200A)가 전력 송신 장치(100A)를 덮는 형태로 삽입 및 결합될 수 있다.
이러한 경우, 전력 송신 장치(100A)는 외부에서 보이지 않을 수 있다. 그러나, 전력 송신 장치(100A)가 전력 수신 장치의 수용부(201)에 수용되더라도, 경우에 따라서 전력 송신 장치(100A)의 일부만 수용되고, 전력 송신 장치(100A)의 나머지 일부는 외부로 노출되는 것도 가능하다. 이와 같이 외부로 노출되는 전력 송신 장치(100A)의 나머지 부분에는 전력 송신 장치(100A)의 상태 등을 표시하는 디스플레이부가 구비될 수 있다. 이에 대해서는 도 8에서 보다 구체적으로 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전력 송신 장치(100A)가 제1 전력 수신 장치(200A)의 수용부(201)에 삽입되면서, 제1 전력 수신 장치(200A)와 전력 송신 장치(100A)의 상호 위치가 고정될 수 있다.
이와 같이, 제1 전력 수신 장치(200A)와 전력 송신 장치(100A)의 상호 위치가 고정된 상태에서, 전력 송신 장치(100A)에 구비된 송신 코일(110a, 110b)의 위치와 제1 전력 수신 장치(200A)에 구비된 수신 코일의 위치가 서로 대향되도록 위치할 수 있다.
제1 전력 수신 장치(200A)의 수용부(201)가 전력 송신장치를 수용하면, 수용부(201)의 함몰된 바닥면이 전력 송신 장치(100A)의 상부면과 대향되어, 수용부(201) 바닥면과 전력 송신 장치(100A)의 상부면이 서로 직접 접촉되거나 서로 맞닿아 인접하게 위치할 수 있다.
제1 전력 수신 장치(200A)의 수신 코일(210a, 210b)은 적어도 하나 이상일 수 있으며, 본 실시예에서는 수신 코일(210a, 210b)이 제1, 2 수신 코일(210a, 210b)을 포함하여, 2개로 형성된 경우를 일례로 설명하고 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
전력 송신 장치(100A)가 제1 전력 수신 장치(200A)의 수용부(201)에 삽입되어 수용됨으로써, 제1 전력 수신 장치(200A)의 수신 코일(210a, 210b)과 전력 송신 장치(100A)의 송신 코일(110a, 110b)은 서로 대향되게 위치하면서 정렬되어 얼라인(align)될 수 있고, 이에 따라 송신 코일(110a, 110b)과 수신 코일(210a, 210b) 사이의 전력 전송이 원활하게 이루어질 수 있다.
여기서, 제1, 2 송신 코일(110a, 110b) 사이의 이격 간격(D110)과 제1, 2 수신 코일(210a, 210b) 사이의 이격 간격(D210)은 서로 동할 수 있으며, 각각의 이격 간격은 전력 전송시 각 송신 코일(110a, 110b) 사이 또는 각 수신 코일(210a, 210b) 사이에 서로 영향을 미치지 않을 정도면 충분하다.
더불어, 제1 전력 수신 장치(200A)의 바닥면에는 전력 송신 장치(100A)에 연결된 전원 케이블(10)이 통과할 수 있는 케이블홈(202)이 형성될 수 있다.
이와 같은 케이블홈(202)의 함몰 깊이는 전력 송신 장치(100A)의 바닥면부터 전력 송신 장치(100A)에 연결된 전원 케이블(10)이 위치한 최대 높이보다 크고, 수용부(201)의 함몰 깊이(H201)보다 작거나 동일할 수 있다. 이에 따라, 전력 송신 장치(100A)의 전원 케이블(10)에 의해 제1 전력 수신 장치(200A)의 바닥면이 지면으로부터 들뜨는 것을 방지할 수 있다.
그러나, 본 발명이 이에 반드시 한정되는 것은 아니고, 경우에 따라서는 제1 전력 수신 장치(200A)의 바닥면에 지지부가 형성되어, 전원 케이블(10)에 의한 간섭을 줄이는 것도 가능하다. 이에 대해서는 도 5에서 상세히 설명한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 송신 장치(100A)는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 전력 수신 장치(200A)와 달리 바닥면에 별도의 수용부(201)가 없는 제2 전력 수신 장치(200B)를 충전하는데, 사용될 수도 있다. 따라서, 이와 같은 제2 전력 수신 장치(200B) 역시, 바닥면에 전력 수신 코일(210a, 210b)을 구비할 수 있다.
이와 같은 경우, 사용자가 제2 전력 수신 장치(200B)를 전력 송신 장치(100A)의 상부에 위치시켜, 전력 송신 장치(100A)의 송신 코일(110a, 110b)에 제2 전력 수신 장치(200B)의 수신 코일을 정렬시킬 수 있다. 이와 같은 제2 전력 수신 장치(200B)는 바닥면에 전력 송신 장치(100A)를 덮는 수용부(201)가 구비되지 않는 일반적인 스마트폰 등이 있을 수 있다.
이와 같은 본 발명의 전력 송신 장치(100A) 및 제1 전력 수신 장치(200A)의 내부 구조는 대략 도 2와 같이 구비될 수 있다. 제2 전력 수신 장치(200B)는 일반적인 스마트폰일 수 있고, 제1 전력 수신 장치(200A)와 유사하므로, 제2 전력 수신 장치(200B)의 내부 구조에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 일례에 따른 전력 송신 장치(100A)는 도 2에 도시된 바와 같이, 전원 입력부(120), 감지부(150), 모드 선택부(140), 송신 제어 회로부(130) 및 송신 코일부(110)를 포함할 수 있다.
전원 입력부(120)는 전력 송신 장치(100A)에 전력을 공급하는 전원 케이블(10)이 연결되는 전원 입력 단자일 수 있다. 일반적으로 전원 케이블(10)을 통하여 공급되는 전원은 가정용 교류 전원일 수 있으며, 전원 입력부(120)에는 가정용 교류 전원을 정류하는 정류기가 구비될 수 있다.
그러나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 최근 많이 이용되고, 직류 전원을 공급하는 USB 케이블 형태의 전원 케이블(10)이 전원 입력부(120)에 연결될 수 있다. 이와 같은 경우, 전원 입력부(120)에는 정류기가 구비되지 않을 수도 있다.
감지부(150)는 전력 송신 장치(100A)가 전력 수신 장치의 수용부(201)에 수용되는지 감지할 수 있으며, 전력 수신 장치의 충전용 정보를 감지할 수 있다.
여기서, 충전용 정보는 전력 수신 장치의 종류, 전력 수신 규격(예를 들어, 충전 전압 또는 충전 전력), 수용부(201)의 형태나 개수, 수신 코일의 개수, 수신 코일의 위치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이와 같은 전력 수신 장치의 충전 전압 또는 충전 전력 또는 수신 코일의 개수나 위치는 전력 송신 장치(100A) 내에 구비된 데이터 저장부(미도시)에 사전에 미리 저장되어 등록될 수 있다.
이와 같은 감지부(150)는 전력 수신 장치를 감지하는 센서 형태, 누름 스위치 형태, 또는 전력 수신 장치와 상호 정보 송수신 가능한 근거리 무선 통신 모듈 형태 등으로 구비될 수 있으며, 이외에 다양한 형태로 구비될 수 있다.
일례로, 전력 송신 장치(100A)는 감지부(150)를 통해 전력 수신 장치의 수용부(201)에 수용됨을 감지할 수 있고, 전력 송신 장치(100A)가 전력 수신 장치의 수용부(201)에 삽입되면, 감지부(150)를 통하여 전력 수신 장치에 대한 충전용 정보를 획득할 수 있다.
모드 선택부(140)는 감지부(150)를 통하여 획득된 충전용 정보에 따라 복수의 송신 코일(110a, 110b) 중 어떤 코일을 이용할 것인지, 어떤 전압 또는 전력으로 전력을 송신할 것인지를 결정하여, 충전 모드를 결정할 수 있다.
따라서, 모드 선택부(140)는 획득된 충전용 정보에 따라, 제1 모드로 송신 코일(110a, 110b)을 동작할지, 제2 모드로 송신 코일(110a, 110b)을 동작할지에 대한 제어 신호를 송신 제어 회로부(130)로 출력할 수 있다.
송신 제어 회로부(130)는 모드 선택부(140)로부터 입력된 제어 신호에 따라 전원 입력부(120)로부터 입력된 전원을 이용하여, 송신 코일부(110)를 동작시킬 수 있다.
이를 위해, 송신 제어 회로부(130)는 송신 코일부(110)를 동작시키는 전력 구동부(미도시) 및 PWM(Pulse Width Modulation, 펄스 폭 변조) 신호 발생기(미도시)를 구비할 수 있다.
여기서, 전력 구동부(미도시)는 고주파 발진 회로(미도시)와 드라이브 회로(미도시)를 포함할 수 있다. 고주파 발진 회로(미도시)는 직류 전압을 컨버팅하여 상용 주파수 이상의 고주파 교류 전압을 발진시킬 수 있으며, 드라이브 회로(미도시)는 펄스폭 변조된 고주파 교류 전압 펄스를 제1, 2 송신 코일부(110) 각각에 선택적으로 인가하여 송신 코일부(110)를 구동할 수 있다.
PWM 신호 발생기(미도시)는 고주파 교류 전압을 펄스폭 변조(PWM : pulse width modulation)시켜, 송신 제어 회로부(130)의 출력단을 통해 고주파 교류 전압 펄스를 출력시킬 수 있다.
송신 제어 회로부(130)의 출력단을 통해 출력되는 고주파 교류 전압 펄스는 펄스 열(pulse train)이 되고, 이 펄스 열의 펄스폭은 모드 선택부(140)에 조절될 수 있다.
송신 코일부(110)는 제1, 2 송신 코일(110a, 110b)을 포함할 수 있으며, 송신 제어 회로부(130)에서 출력되는 고주파 교류 전압 펄스에 의해 구동될 수 있다.
이때, 고주파 교류 전압 펄스의 주파수에 따라, 또는 제1, 2 송신 코일(110a, 110b) 중 어느 코일이 동작하느냐에 따라, 송신 코일부(110)에서 발생되는 충전 모드가 제1 모드 또는 제2 모드로 선택될 수 있다.
제1 전력 수신 장치(200A)는 수신 코일부(210), 제어회로부(220), 배터리부(230) 및 전원 출력부(250)를 포함할 수 있다.
수신 코일부(210)는 전력 송신 장치(100A)의 제1 송신 코일(110a)로부터 전력을 전송받는 제1 수신 코일(210a)과 전력 송신 장치(100A)의 제2 송신 코일(110b)로부터 전력을 전송받는 제2 수신 코일(210b)을 포함할 수 있다.
제어회로부(220)는 제1 수신 코일(210a)과 연결되어, 제1 수신 코일(210a)이 전송받은 전력을 수신받는 제1 수신 제어 회로(221) 및 제2 수신 코일(210b)이 전송받은 전력을 수신받는 제2 수신 제어 회로(222)를 포함할 수 있다.
이와 같은 제어회로부(220)는 전력 수신 장치의 동작 상태에 따라 전력 수신 장치의 전원 출력부(250)로 바로 전력을 출력하거나 배터리부(230)에 구비된 배터리를 충전할 수 있다.
배터리부(230)로 전력을 충전하기 위해 제1, 2 수신 제어 회로 각각은 충전 회로를 구비할 수 있으며, 제어 회로부는 전력 수신 장치의 동작 상태나 전력 수신 장치에 구비된 부하의 요청에 따라 배터리부(230)로부터 전원 출력부(250)로 전원을 출력할 수 있다.
배터리부(230)는 도 2에서 하나의 배터리를 구비하는 것으로 도시하였으나, 경우에 따라, 제1 수신 제어 회로(221)를 통해 제1 수신 코일(210a)에 연결되는 제1 배터리(미도시)와 제2 수신 제어 회로(222)를 통해 제2 수신 코일(210b)에 연결되는 제2 배터리(미도시)를 구비하는 것도 가능하다.
전원 출력부(250)는 제어회로부(220)로부터 출력되는 전원을 제1 전력 수신 장치(200A)의 부하에 제공할 수 있다. 일례로, 제1 전력 수신 장치(200A)가 선풍기인 경우, 전원 출력부(250)는 선풍기의 부하인 모터로 전원을 출력할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 전력 송신 장치(100A)의 상부면에 제1 전력 수신 장치(200A)가 놓인 경우, 전력 송신 장치(100A)는 감지부(150)를 통하여 상부면에 놓인 제1 전력 수신 장치(200A)의 충전용 정보를 감지하고, 충전용 정보에 근거하여 충전 모드를 선택할 수 있다.
제1 전력 수신 장치(200A)의 경우, 제1 모드가 선택될 수 있으며, 전력 송신 장치(100A)는 송신 제어 회로부(130)를 통하여 송신 코일부(110)에 구비된 제1, 2 송신 코일(110a, 110b)을 동작시켜 제1 전력 수신 장치(200A)로 전력을 무선 전송할 수 있다.
여기서, 전력 송신 장치(100A)의 제1, 2 송신 코일(110a, 110b)은 서로 다른 주파수로 동작할 수 있으며, 제1, 2 송신 코일(110a, 110b)로부터 전력을 전송받는 제1, 2 수신 코일(210a, 210b) 역시 서로 다른 주파수로 동작될 수 있다.
이에 따라, 제1, 2 송신 코일(110a, 110b) 사이는 서로 동작에 따른 간섭이나 방해 등의 영향을 최소화할 수 있으며, 제1, 2 수신 코일(210a, 210b) 사이 역시 서로 간섭이나 방해가 최소화되면서 동작될 수 있다.
이와 같이, 전력 전송 장치가 전력 수신 장치의 충전용 정보를 감지하여 충전용 정보에 맞도록 전력을 전송하므로, 보다 효율적으로 전력 전송이 가능하다.
예를 들어, 제1 전력 수신 장치(200A)의 경우, 제2 전력 수신 장치(200B)에 비하여 보다 높은 전력이나 전압을 요구하는데, 본 발명에 따른 전력 전송 장치는 이와 같은 제1 전력 수신 장치(200A)의 요구에 맞추어 보다 높은 전력 또는 보다 높은 전압으로 전력을 전송하므로, 제1 전력 수신 장치(200A)의 전력 충전 시간을 줄이거나, 전력 전송과 동시에 제1 전력 수신 장치(200A)의 부하를 동작시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 전력 송신 장치(100A)의 상부면에 제2 전력 수신 장치(200B)가 놓인 경우, 전력 송신 장치(100A)는 감지부(150)를 통하여 상부면에 놓인 제1 전력 수신 장치(200A)의 충전용 정보를 감지하기 위해 동작할 수 있다.
제2 전력 수신 장치(200B)의 경우, 전력 송신 장치(100A)의 감지부(150)에 감지될 만한 수단이 구비되어 있지 않을 수 있고, 이에 따라, 감지부(150)는 제2 전력 수신 장치(200B)로부터 어떠한 충전용 정보를 감지하지 못할 수 있다.
이와 같은 경우, 감지부(150)는 전력 송신 장치(100A)의 상부면에 놓인 전력 수신 장치가 일반적인 스마트폰과 같은 제2 전력 수신 장치(200B)로 판단할 수 있다.
이에 따라, 감지부(150)는 회신받은 충전용 정보가 없음을 모드 선택부(140)로 출력하고, 모드 선택부(140)는 충전 모드로 일반적인 무선 전력 전송 모드인 제2 모드를 선택하여 송신 제어 회로부(130)로 신호를 출력할 수 있다.
송신 제어 회로부(130)는 제2 모드로 송신 코일부(110)가 동작되도록 제어하여, 해당 제2 전력 수신 장치(200B)가 놓인 제1 송신 코일(110a) 또는 제2 송신 코일(110b)이 제1 모드보다 상대적으로 낮은 전력 또는 상대적으로 낮은 전압인 제2 모드로 동작시킬 수 있다.
이때, 전력 송신 장치는 동시에 둘 이상의 제2 전력 수신 장치에 제2 모드로 전력을 송신할 수 있다.
이와 같은 무선 전력 전송 시스템은 일반적인 무선 충전 장치와 다르게 상대적으로 고전력 또는 고전압이 충전되므로, 충전되는 동안 열이 발생될 수 있다.
이와 같은 열을 해결하기 위해, 본 발명은 무선 전력 전송 동작 중 발생되는 열을 방출시키기 위한 방열 구조를 더 포함할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 방열 구조가 추가된 일례를 설명하기 위한 도이다.
본 발명의 일례에 따른 무선 전력 전송 시스템은 전력 송신 장치(100A) 및 전력 수신 장치 모두에 열을 방출시키기 위한 구조를 구비할 수 있다.
전력 송신 장치(100A)는 방열팬(미도시)과 통풍구(150)를 구비할 수 있다.
방열팬(미도시)은 전력 송신 장치(100A)의 내부 공간에 구비되어, 회전함으로써 바람을 발생시킬 수 있다. 통풍구(150)는 전력 송신 장치(100A)의 상부면 가장 자리를 따라 복수 개 형성될 수 있으며, 방열팬에 의해 발생된 바람을 통풍시킬 수 있다.
제1 전력 수신 장치(200A)는 복수의 통기홈(203)을 구비할 수 있다. 복수의 통기홈(203)은 제1 전력 수신 장치(200A)의 바닥면에 함몰된 수용부(201)를 중심으로 외측 방향으로 방사 패턴으로 함몰되어 형성될 수 있다. 통기홈(203)의 함몰 깊이는 수용부(201)의 함몰 깊이(H201)와 동일할 수 있다.
이에 따라, 전력 송신 장치(100A)가 제1 전력 수신 장치(200A)로 무선으로 전력을 전송할 때 발생되는 열은 방열팬에 의해 발생된 바람이 통풍구를 통하여 통기홈(203)을 통하여 외부로 통풍되면서 방출될 수 있다.
이와 같은 무선 전력 전송 시스템의 방열 구조는 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 전력 수신 장치(200A)에서 전술한 케이블홈(202)과 통기홈(203)이 생략되는 대신, 도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 복수의 받침대(205)가 구비될 수 있다.
복수의 받침대(205)는 고무 패킹과 같은 형태로 구비될 수 있으며, 제1 전력 수신 장치(200A)의 바닥면에서 수용부(201)의 바깥쪽 영역에 위치할 수 있으며, 복수의 받침대의 높이(H205)는 전력 송신 장치(100A)에 연결되는 전원 케이블(10)이 위치한 최대 높이보다 크고, 전력 송신 장치(100A)의 높이(H100)보다 작을 수 있다.
더불어, 제1 전력 수신 장치(200A)의 수용부(201)의 함몰 깊이(H201)는 앞선 도 1 내지 도 4에서 설명한 수용부(201)의 높이와 다르게 상대적으로 작을 수 있다.
도 5에 도시된 제1 전력 수신 장치(200A)의 수용부(201)의 함몰 깊이(H201)는 전력 송신 장치(100A)의 높이(H100)보다 작을 수 있으며, 제1 전력 수신 장치(200A)의 수용부(201)의 함몰 깊이(H201)와 받침대 높이(H205)의 합은 전력 송신 장치(100A)의 높이(H100)와 실질적으로 동일할 수 있다.
이에 따라, 전력 송신 장치(100A)가 제1 전력 수신 장치(200A)의 수용부(201)에 수용되도록 하면서, 통풍 구조를 구비할 수 있다.
또한, 본 발명은 복수의 송신 코일(110a, 110b) 사이 및 복수의 수신 코일(210a, 210b) 사이의 동작 간섭을 최소화하기 위해, 복수의 송신 코일(110a, 110b) 사이 및 복수의 수신 코일(210a, 210b) 사이 각각을 이격시키거나 동작 주파수를 다르게 하는 경우를 일례로 설명하였지만, 이에 더하여, 복수의 송신 코일(110a, 110b) 사이 또는 복수의 수신 코일(210a, 210b) 사이를 차폐하는 차폐부가 더 구비될 수 있다. 이에 대해, 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 전력 수신 장치에 제1 차폐부(260a)와 제2 차폐부(260b)가 더 구비된 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 전력 송신 장치(100A)는 상부면 중에서 제1, 2 송신 코일(110a, 110b)이 위치한 부분 사이의 제1 사이 부분(R110)은 제1, 2 송신 코일(110a, 110b)이 위치한 부분보다 상대적으로 작은 두께를 가지며, 하부 방향으로 함몰되어, 제1, 2 송신 코일(110a, 110b)이 위치한 영역과 단차가 발생될 수 있다.
여기서, 제1 사이 부분(R110)는 전력 송신 장치(100A)의 상부면으로부터 하부 방향으로 함몰 깊이는 전력 송신 장치(100A)의 상부면으로부터 각 제1, 2 송신 코일(110a, 110b)까지의 거리보다 더 클 수 있다. 이에 따라, 제1 사이 부분(R110)은 제1, 2 송신 코일(110a, 110b)보다 더 아래쪽에 위치할 수 있다.
더불어, 이에 대응하여, 제1 전력 수신 장치(200A)의 수용부(201) 중에서 제1, 2 수신 코일(210a, 210b) 사이의 제2 사이 부분(P201)은 제1, 2 수신 코일(210a, 210b)이 위치한 부분보다 함몰 깊이가 상대적으로 작고, 하부 방향으로 상대적으로 더 돌출되어 형성될 수 있다. 일례로, 제2 사이 부분(P201)은 제1, 2 송신 코일(110a, 110b)과 대략 동일한 높이에 위치하거나 도 7에 도시된 것보다 더 아래쪽 높이에 위치할 수 있다.
여기서, 제1 전력 수신 장치(200A)는 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 사이 부분(P201)에 구비되는 삽입홈(P201)에 금속 재질을 포함하는 제1 차폐부(260a)를 구비할 수 있다. 여기서 높이 방향으로의 제1 차폐부(260a) 길이는 일례로, 제1 송신 코일(110a)과 제1 수신 코일(210a) 사이의 최대 거리보다 클 수 있다.
수평 방향으로의 제1 차폐부(260a) 폭은 전자차 차폐가 가능한 정도면 충분하고, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 사이 부분(P201)의 수평 폭보다 작게 형성될 수 있다.
이와 같이, 제1 차폐부(260a)가 제1, 2 송신 코일(110a, 110b) 사이 및 제1, 2 수신 코일(210a, 210b) 사이에 구비됨으로써, 제1 송신 코일(110a)로부터 제1 수신 코일(210a)로 전력을 전송할 때, 제2 송신 코일(110b)로부터 제2 수신 코일(210b)로 전력을 전송할 때, 발생될 수 있는 동작 간섭을 대부분 제거할 수 있다.
또한, 제1 전력 수신 장치(200A)는 도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 송신 코일 각각의 외측에 제2 차폐부(260b)를 구비할 수 있다. 이와 같은 제2 차폐부(260b)는 수용부(201)의 외측에 도 7에 도시된 바와 같이, 구비되어, 복수의 송신 코일(110a, 110b)에서 발생되는 전자파가 무선 전력 전송 시스템의 외부로 누출되는 것을 최소화할 수 있다.
지금까지는 본 발명에 따른 전력 송신 장치(100A)가 제1 전력 수신 장치(200A)에 완전히 중첩되어, 제1 전력 수신 장치(200A)의 수용부(201)에 삽입되어 수용되는 경우를 일례로 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
일례로, 전력 송신 장치(100A)에 디스플레이부가 구비된 경우, 디스플레이부는 제1 전력 수신 장치(200A)의 수용부(201)에 삽입되지 않고, 제1 전력 수신 장치(200A)의 바닥면 외측으로 노출될 수 있다. 이에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 전력 송신 장치(100A)에 디스플레이부(170)가 더 구비된 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전력 송신 장치(100A)에는 디스플레이부(170)가 더 구비될 수 있다.
이와 같은 디스플레이부(170)는 전력 송신 장치(100A)에 구비된 제1 송신 코일(110a)과 제2 송신 코일(110b) 사이에서 외측 방향으로 돌출되어 구비될 수 있으며, 디스플레이부(170)를 통하여, 현재의 충전 모드, 충전 상태, 완충까지의 시간 등이 표시될 수 있다. 이외에 경우에 따라서는 제1 전력 수신 장치(200A)의 전력 수신 규격(예를 들어, 충전 전압 또는 충전 전력 또는 수신 코일의 개수 등)이 표시될 수도 있다.
이와 같은 디스플레이부(170)는 전력 송신 장치(100A)가 제1 전력 수신 장치(200A)의 수용부(201)에 수용될 때, 수용부(201)에 수용되지 않고, 제1 전력 수신 장치(200A)의 외측으로 노출될 수 있다.
이를 위해, 도시되지는 않았지만, 제1 전력 수신 장치(200A)의 수용부(201)의 함몰 형태로 디스플레이부(170)가 구비된 형태에 따라 일부가 변경될 수 있다.
지금까지는 무선 전력 전송 시스템에서 전력 전송 장치의 송신 코일(110a, 110b)이 2개인 경우를 일례로 설명하였지만, 이와 다르게, 전송되는 전력의 크기나 전압의 크기에 대한 범위를 더욱 확장하기 위하여, 송신 코일(110a, 110b)의 개수가 더 증가될 수 있다. 이에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도이다.
도 9 내지 도 13에서는 설명의 편의상 제1 전력 수신 장치(200A)는 수신 코일의 개수가 2개, 제2 전력 수신 장치(200B)는 수신 코일의 개수가 3개, 제3 전력 수신 장치는 수신 코일의 개수가 1개인 일반적인 스마트폰인 경우를 일례로 설명한다.
도 9 내지 도 13에서는 앞선 도 1 내지 도 8에서 설명한 바와 동일한 부분에 대한 내용은 생략하고, 다른 부분을 위주로 설명한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서, 전력 송신 장치(100A)는 도 9에 도시된 바와 같이, 3개의 송신 코일(110a, 110b, 110c)을 구비할 수 있으며, 3개의 송신 코일(110a, 110b, 110c)은 제1, 2, 3 송신 코일(110a, 110b, 110c)을 포함할 수 있다.
여기서, 3개의 송신 코일(110a, 110b, 110c)은 전력 송신 장치(100A)의 상부에 거치되는 전력 수신 장치에 따라 각각 선택적으로 구동될 수 있으며, 각각이 서로 다른 전력 또는 전압을 전송할 수 있다.
일례로, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 2개의 수신 코일(210a, 210c)을 갖는 제1 전력 수신 장치(200A)가 전력 송신 장치(100A)의 상부면에 거치되는 경우, 전력 송신 장치(100A)는 감지부(150)를 통하여 제1 전력 수신 장치(200A)의 전력 수신 장치의 종류, 전력 수신 규격(예를 들어, 충전 전압 또는 충전 전력), 수용부(201)의 형태나 개수, 수신 코일의 개수, 수신 코일의 위치 중 적어도 하나를 포함하는 충전용 정보를 확인하고, 이에 따라 제1 전력 수신 장치(200A)로 전송할 제1 모드로 제1 전력 수신 장치(200A)로 전력을 전송할 수 있다.
이때, 전력 송신 장치(100A)는 제1 모드에 따라 3개의 송신 코일을 모두 동작시켜, 제1 전력 수신 장치(200A)로 전력을 전송할 수 있다.
또한, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 전력 송신 장치(100A)의 상부면에 3개의 제1, 2, 3 수신 코일(210a, 210b, 210c)을 구비한 제2 전력 수신 장치(200B)가 거치된 경우, 전력 송신 장치(100A)는 제2 전력 수신 장치(200B)의 충전용 정보를 확인하여, 3개의 제1, 2, 3 송신 코일(110a, 110b, 110c)을 동작시켜, 제2 전력 수신 장치(200B)로 전력을 송신할 수 있다.
또한, 도 9에서는 제1, 2 전력 수신 장치가 전력 송신 장치(100A) 전체를 수용할 수 있는 수용부(201)를 구비한 경우를 일례로 도시하였지만, 본 발명의 무선 전력 전송 시스템은 이에 한정되는 것은 아니고, 전력 수신 장치가 전력 송신 장치(100A) 전체를 수용하지 않고, 일부만 수용하는 수용부(201)를 구비한 경우에도 적용이 가능하다. 이에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 도 10에 도시된 바와 같이, 전력 수신 장치가 전력 송신 장치(100A) 전체를 수용하지 않고, 일부만 수용하는 수용부(201)를 구비한 경우에도 적용이 가능하다.
구체적으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 전력 송신 장치(100A)가 3개의 송신 코일(110a, 110b, 110c)을 구비하고, 제1 전력 수신 장치(200A)가 2개의 제1, 2 수신 코일(210a, 210b)을 구비하고, 제1 전력 수신 장치(200A)의 수용부(201)가 2개의 송신 코일(110a, 110b)만 덮도록 수용 가능한 경우에도, 전력 송신 장치(100A)는 감지부(150)를 통하여 2개의 수신 코일(210a, 210b)을 구비한 제1 전력 수신 장치(200A)의 충전용 정보를 확인하여, 3개의 송신 코일(110a, 110b, 110c) 중 제1 전력 수신 장치(200A)의 수용부(201)에 수용된 2개의 제1, 2 송신 코일(110a, 110b)만 활성화시켜, 제1 전력 수신 장치(200A)로 전력을 전송할 수 있다.
이때, 더불어, 전력 송신 장치(100A)의 나머지 잔여 송신 코일인 제3 송신 코일(110c) 상부면에 일반적인 전력 수신 장치(일례로, 스마트폰)인 제3 전력 수신 장치가 거치되면, 전력 송신 장치(100A)는 감지부(150)를 통해 제3 전력 수신 장치에 대한 충전용 정보가 없음을 확인하고, 모드 선택부(140)는 선택된 하나의 제3 송신 코일(110c)만 활성화되도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 전력 송신 장치(100A)는 제3 전력 수신 장치에 대해 제3 모드로 전력을 전송할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 전력 송신 장치(100A)는 제1 전력 수신 장치(200A)뿐만 아니라 제3 전력 수신 장치(200B)를 서로 다른 충전 모드로 동시에 무선 충전시킬 수 있다.
또한, 이와 별도로, 도 11에 도시된 바와 같이, 전력 송신 장치(100A)에 제3 전력 수신 장치만 거치된 경우에도, 본 발명의 전력 송신 장치(100A)는 스마트폰과 같은 제3 전력 수신 장치(200B)에만 전력을 전송하는 것도 가능하다.
이하에서는 본 발명의 전력 송신 장치(100A)에서 감지부(150)의 일례에 대해 설명한다.
이하에서는 설명의 편의상, 감지부(150)가 누름 스위치 형태로 구비된 경우를 일례로 설명한다.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 전력 송신 장치(100A)에 구비된 감지부(150)의 일례를 설명하기 위한 도이고, 도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 감지부(150)의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 12는 앞선 도 6 및 도 7에서 설명한 바와 같이, 전력 송신 장치(100A)가 제1 사이 부분(R110)을 구비하고, 전력 수신 장치가 제2 사이 부분(P201)을 구비한 경우를 전제로 설명한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템 역시, 앞선 제1 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 전력 수신 장치에 구비된 제1, 2 차폐부가 구비될 수 있다. 도 12 이하에서는 제1, 2 차폐부에 대한 설명이 앞선 도 7에서 설명한 바와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 전력 송신 장치(100A)가 제1 사이 부분(R110)을 구비하고, 전력 수신 장치가 제2 사이 부분(P201)을 구비한 경우, 전력 송신 장치(100A)의 제1 사이 부분(R110)에는 상부로 노출되는 누름 스위치(100S)가 구비될 수 있다.
이와 같은 누름 스위치(100S)는 전력 송신 장치(100A)가 제1 전력 수신 장치(200A)의 수용부(201)에 삽입되어 수용될 때, 제1 전력 수신 장치(200A)의 제2 사이 부분(P201)이 제1 사이 부분(R110)에 구비된 누름 스위치(100S)를 눌러, 전력 송신 장치(100A)가 제1 전력 수신 장치(200A)의 충전용 정보를 확인할 수 있다.
일례로, 제1 전력 수신 장치(200A)의 종류나 전력 수신 규격 등은 제1 전력 수신 장치(200A)의 제2 사이 부분(P201)의 높이를 다르게 하여, 누름 스위치(100S)가 눌리는 정도를 다르게 하고, 누름 스위치(100S)의 누름 정도에 따라, 충전용 정보를 확인하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 감지부(150)는 도 13에 도시된 바와 같이, 복수의 누름 스위치(100Sa, 100Sb, 100Sc)를 구비할 수 있다.
도 13의 (a)는 도 9의 (a)와 같이, 전력 송신 장치(100A)가 제1 전력 수신 장치(200A)에 수용되어 동작될 때의 누름 스위치(100S)의 일례를 설명하기 위한 것이고, 도 13의 (b)는 도 9의 (b)와 같이, 전력 송신 장치(100A)가 제2 전력 수신 장치(200B)에 수용되어 동작될 때의 누름 스위치(100S)의 일례를 설명하기 위한 것이다.
도 13에서는 도시의 편의상 제1 송신 코일(110a)과 제3 송신 코일(110c) 사이에 3개의 누름 스위치(100S)가 위치하는 것으로 도시하였으나, 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 전력 전송 장치에서 복수의 누름 스위치(100Sa, 100Sb, 100Sc)는 3개의 송신 코일(110a, 110b, 110c)을 사이에 구비될 수 있다.
도 9의 (a)와 같이, 3개의 송신 코일(110a, 110b, 110c)을 구비한 전력 전송 장치가 2개의 수신 코일(210a, 210c)을 구비한 제1 전력 수신 장치(200A)의 수용부(201)에 수용될 때, 제1 전력 수신 장치(200A)에 구비된 2개의 충전 돌기(270a, 270c)가 누름 스위치(100S)를 선택적으로 눌러, 제1, 3 송신 코일(110a, 110c)이 활성화되도록 제1 모드를 선택할 수 있다.
이를 위해, 제1 전력 수신 장치(200A)는 2개의 수신 코일(210a, 210c) 사이에 2개의 충전 돌기(270a, 270c)를 구비할 수 있고, 2개의 충전 돌기(270a, 270c)는 제1 누름 스위치(100Sa)와 제3 누름 스위치(100Sc)에 대응되는 부분에 위치하여, 전력 송신 장치(100A)가 제1 전력 수신 장치(200A)에 수용될 때, 2개의 충전 돌기(270a, 270c)가 제1, 3 누름 스위치(100Sa, 100Sc)를 누르도록 할 수 있다.
이에 따라, 전력 송신 장치(100A)는 제1, 3 송신 코일(110a, 110c)을 통하여 제1 전력 수신 장치(200A)로 전력을 전송할 수 있다.
또한, 도 9의 (b)와 같이, 3개의 송신 코일(110a, 110b, 110c)을 구비한 전력 전송 장치에 3개의 수신 코일(210a, 210b, 210c)을 구비한 제2 전력 수신 장치(200B)가 거치되는 경우, 제2 전력 수신 장치(200B)에 구비된 충전 돌기(270a, 207b, 270c)가 누름 스위치(100S)를 모두 눌러, 제1, 2, 3 송신 코일(110a, 110b, 110c)이 모두 활성화되도록 제2 모드를 선택할 수 있다.
이를 위해, 제2 전력 수신 장치(200B)는 3개의 수신 코일(210a, 210b, 210c) 사이에 3개의 충전 돌기(270a, 207b, 270c)를 구비할 수 있고, 3개의 충전 돌기(270a, 207b, 270c)는 제1, 2, 3 누름 스위치(270a, 207b, 270c) 각각에 대응되는 부분에 위치하여, 전력 송신 장치(100A)가 제2 전력 수신 장치(200B)에 수용될 때, 3개의 충전 돌기(270a, 207b, 270c)가 제1, 2, 3 누름 스위치(100Sa, 100Sb, 100Sc)를 누르도록 할 수 있다.
이에 따라, 전력 송신 장치(100A)는 제1, 2, 3 송신 코일(110a, 110b, 110c)을 통하여 제2 전력 수신 장치(200B)로 전력을 전송할 수 있다.
도 12 및 도 13에서는 본 발명의 전력 송신 장치(100A)에 구비된 감지부(150)가 누름 스위치 형태로 구비된 경우를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 얼마든지 다른 형태를 가질 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 감지부(150)는 전력 송신 장치(100A)가 전력 수신 장치의 충전용 정보, 즉 전력 수신 장치의 종류, 전력 수신 규격(예를 들어, 충전 전압 또는 충전 전력), 수용부(201)의 형태나 개수, 수신 코일의 개수, 수신 코일의 위치 중 적어도 하나를 확인할 수 있으면, 얼마든지 다른 형태로 구비될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 감지부(150)는 전력 수신 장치에 대해 센싱 가능한 센서 형태, 또는 전력 수신 장치와 상호 통신 가능한 근거리 무선 통신 모듈 형태 등으로 구비되어도 무방하다.
이상의 설명에서는 본 발명의 특징에 따라, 각각 다른 도면을 사용하여 설명하였지만, 각 실시예에 따른 특징들은 서로 충돌되지 않는 이상 병합가능 하다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100A, 100B: 전력 송신 장치 110a, 110b: 송신 코일
120: 전원 입력부 130: 송신제어회로부
140: 모드 선택부 150: 감지부
200A, 200B, 200C, 200D: 제1 전력 수신 장치
201: 수용부 202: 케이블홈
203: 통기홈 210a, 210b, 210c: 수신 코일

Claims (25)

  1. 적어도 하나의 송신코일을 포함하는 전력 송신 장치; 및
    상기 전력 송신 장치의 적어도 일부를 수용할 수 있는 수용부가 형성되고, 상기 수용부가 상기 전력 송신 장치의 적어도 일부를 수용하면 상기 송신코일과 대향되도록 위치하는 적어도 하나의 수신코일을 포함하는 제1 전력 수신 장치를 포함하고,
    상기 전력 송신 장치는 상기 제1 전력 수신 장치에 제1 모드로 전력을 송신하고, 상부에 제2 전력 수신 장치가 위치할 경우에 상기 제2 전력 수신 장치에 제2 모드로 전력을 송신하는 무선 전력 전송 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전력 송신 장치는 복수의 상기 송신코일을 포함하고,
    상기 전력 송신 장치는 상기 제1 모드에서 상기 복수의 송신코일을 이용하여 전력을 송신하고, 상기 제2 모드에서 하나의 송신코일을 이용하여 전력을 송신하는 무선 전력 전송 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 전력 송신 장치는 상기 제1 모드에서 상기 복수의 송신코일이 서로 다른 주파수로 동작하도록 하는 무선 전력 전송 시스템.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 전력 수신 장치는 복수의 상기 수신코일을 포함하고,
    상기 복수의 수신코일은 상기 수용부가 상기 전력 송신 장치의 적어도 일부를 수용하면 상기 복수의 송신코일의 적어도 일부와 대향되도록 위치하는 무선 전력 전송 시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 전력 수신 장치는 상기 복수의 수신코일이 수신한 전력을 직렬 또는 병렬 연결을 통해 취합하는 무선 전력 전송 시스템.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 전력 수신 장치는 상기 복수의 수신코일과 연결된 배터리를 포함하는 무선 전력 전송 시스템.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 복수의 송신코일은 상기 전력 송신 장치에서 서로 이격되어 위치하는 무선 전력 전송 시스템.
  8. 제2 항에 있어서,
    상기 전력 송신 장치는 동시에 둘 이상의 제2 전력 수신 장치에 상기 제2 모드로 전력을 송신할 수 있는 무선 전력 전송 시스템.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 수용부는 상기 제1 전력 수신 장치의 바닥면에 함몰된 형태로 형성되는 무선 전력 전송 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 전력 송신 장치는 전원을 공급받는 전원케이블과 연결되고,
    상기 바닥면에는 상기 전원케이블이 수용될 수 있는 케이블홈이 형성되는 무선 전력 전송 시스템.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 전력 송신 장치는 전원을 공급받는 전원케이블과 연결되고,
    상기 바닥면은 지지부에 의해 지면으로부터 이격되어 상기 전원케이블이 상기 바닥면과 상기 지면 사이로 통과할 수 있는 무선 전력 전송 시스템.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 전력 송신 장치는 상기 수용부에 의해 수용됨을 감지하는 감지부를 더 포함하는 무선 전력 전송 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 감지부는 상기 제1 전력 수신 장치의 종류 또는 전력수신규격을 감지하는 무선 전력 전송 시스템.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 감지부는 상기 제1 전력 수신 장치에 의해 활성화되는 스위치인 무선 전력 전송 시스템.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 전력 송신 장치는 복수의 상기 송신코일을 포함하고,
    상기 제1 전력 수신 장치는 상기 수용부가 상기 전력 송신 장치의 적어도 일부를 수용하면 상기 복수의 송신코일 사이에 위치하는 제1 차폐부와 상기 복수의 송신 코일 각각의 외측에 위치하는 제2 차폐부를 더 포함하는 무선 전력 전송 시스템.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 전력 송신 장치는 차폐부가 삽입되는 삽입홈을 더 포함하는 무선 전력 전송 시스템.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 전력 송신 장치는 복수의 상기 송신코일을 포함하고,
    상기 전력 송신 장치는 상기 제1 전력 수신 장치의 종류 또는 전력수신규격을 감지하여, 감지한 결과에 따라 상기 복수의 송신코일 중 특정 송신코일이 전력을 송신하는 무선 전력 전송 시스템.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 전력 송신 장치는 상기 수용부가 상기 전력 송신 장치의 적어도 일부를 수용할 때, 상기 수용부의 외측으로 노출되는 디스플레이부를 더 포함하고,
    상기 디스플레이부는 상기 전력 송신 장치의 상태를 표시하는 무선 전력 전송 시스템.
  19. 적어도 하나의 송신코일을 포함하는 전력 송신 장치;
    상기 전력 송신 장치의 적어도 일부를 수용할 수 있는 제1 수용부가 형성되고, 상기 제1 수용부가 상기 전력 송신 장치의 적어도 일부를 수용하면 상기 송신코일과 대향되도록 위치하는 적어도 하나의 제1 수신코일을 포함하는 제1 전력 수신 장치; 및
    상기 전력 송신 장치의 적어도 일부를 수용할 수 있는 제2 수용부가 형성되고, 상기 제2 수용부가 상기 전력 송신 장치의 적어도 일부를 수용하면 상기 송신코일과 대향되도록 위치하는 적어도 하나의 제2 수신코일을 포함하는 제2 전력 수신 장치를 포함하고,
    상기 전력 송신 장치는 상기 제1 전력 수신 장치에 제1 모드로 전력을 송신하고, 상기 제2 전력 수신 장치에 제2 모드로 전력을 송신하는 무선 전력 전송 시스템.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 전력 송신 장치는 복수의 상기 송신코일을 포함하고,
    상기 전력 송신 장치는 상기 제1 모드와 상기 제2 모드에서 서로 다른 개수의 송신코일을 이용하여 전력을 송신하는 무선 전력 전송 시스템.
  21. 제19 항에 있어서,
    상기 제1 수신코일과 상기 제2 수신코일은 서로 다른 개수로 형성되는 무선 전력 전송 시스템.
  22. 제19 항에 있어서,
    상기 전력 송신 장치는 상기 제1 수용부 또는 상기 제2 수용부에 수용되면 상기 제1 전력 수신 장치와 상기 제2 전력 수신 장치를 구분하는 감지부를 더 포함하고,
    상기 전력 송신 장치는 상기 감지부가 구분한 결과에 따라 결정되는 모드에 따라 전력을 송신하는 무선 전력 전송 시스템.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 감지부는 상기 제1 전력 수신 장치 또는 상기 제2 전력 수신 장치에 의해 활성화되는 스위치인 무선 전력 전송 시스템.
  24. 제19 항에 있어서,
    상기 전력 송신 장치는 상부에 제3 전력 수신 장치가 위치할 경우에 상기 제3 전력 수신 장치에 제3 모드로 전력을 송신하는 무선 전력 전송 시스템.
  25. 제19 항에 있어서,
    상기 전력 송신 장치는 복수의 상기 송신코일을 포함하고,
    상기 제1 전력 수신 장치 및 상기 제2 전력 수신 장치 중 적어도 하나는 상기 수용부가 상기 전력 송신 장치의 적어도 일부를 수용하면 상기 복수의 송신코일 사이에 위치하는 제1 차폐부와 상기 복수의 송신 코일 각각의 외측에 위치하는 제2 차폐부를 더 포함하는 무선 전력 전송 시스템.
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