KR20210135704A - 무선 전력 송신 시스템 및 무선 전력 송신 방법 - Google Patents

무선 전력 송신 시스템 및 무선 전력 송신 방법 Download PDF

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윤재훈
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Abstract

무선 전력 송신 시스템 및 무선 전력 송신 방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 시스템은 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 제공하는 복수의 무선 전력 송신 장치; 및 상기 복수의 무선 전력 수신 장치에 대한 정보에 따라 상기 복수의 무선 전력 송신 장치를 제어하는 제어 장치를 포함하고, 상기 제어 장치는, 상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 수신하고, 상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 이용하여 상기 각각의 무선 전력 수신 장치에 제공되는 전력의 송신 효율과 연관된 송신 파라미터들을 계산하고, 상기 송신 파라미터에 기초하여 상기 복수의 무선 전력 송신 장치를 통해 상기 무선 전력 수신 장치에 전력을 제공할 수 있다.

Description

무선 전력 송신 시스템 및 무선 전력 송신 방법{SYSTEM AND METHOD FOR WIRELESS POWER TRANSMISSION}
본 발명은 무선 전력 송신 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 복수의 무선 전력 송신 장치를 포함하는 무선 전력 송신 시스템 주변의 무선 전력 수신 장치들을 스캔하고 각 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 수집함으로써 효율적으로 모든 무선 전력 수신 장치에 무선 전력을 송신하는 방법 및 장치에 관한 것입니다.
무선 전력 송신 기술은 실생활 다양한 기기에 적용되어 사용되고 있다. 실생활에서 주로 사용되는 무선 전력 송신 기술의 예로 스마트폰, 스마트 워치, 전동 칫솔 등 저전력 기기가 있다. 그러나 최근에는, 주방가전, 전기자동차, 대형 드론 등 중전력, 대전력 기기에도 무선 전력 송신 기술의 적용이 시도되고 있다.
무선 전력 송신 기술이 발달함에 따라, 단일 무선 전력 송신 장치와 단일 무선 전력 수신 장치가 아닌, 복수의 무선 전력 송신 장치와 복수의 무선 전력 수신 장치 사이에서 적용되는 무선 전력 송신 기술이 요구된다.
기존에는 각각의 무선 전력 수신 장치 마다 요구되는 수신 전력이 상이하여 복수의 무선 전력 수신 장치를 동시에 효율적으로 충전하는 것이 어렵고, 무선 전력 수신 장치의 위치가 변하거나 새로운 무선 전력 수신 장치가 등장하는 경우 이를 실시간으로 반영하기 어려운 문제가 있었다.
본 발명은 복수의 무선 전력 수신 장치에 효율적으로 전력을 제공하기 위해 무선 전력 수신 장치들과 연관된 여러 정보들을 이용함으로써 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 제공하는 시스템 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 무선 전력 수신 장치 각각의 위치나 요구되는 수신 전력 등의 다양한 요소들을 고려하여 복수의 무선 전력 송신 장치를 포함하는 무선 전력 송신 시스템으로부터 무선 전력 수신 장치에 효과적으로 전력을 송신하는 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 시스템은 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 제공하는 복수의 무선 전력 송신 장치; 및 상기 복수의 무선 전력 수신 장치에 대한 정보에 따라 상기 복수의 무선 전력 송신 장치를 제어하는 제어 장치를 포함하고, 상기 제어 장치는, 상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 수신하고, 상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 이용하여 상기 각각의 무선 전력 수신 장치에 제공되는 전력의 송신 효율과 연관된 송신 파라미터들을 계산하고, 상기 송신 파라미터에 기초하여 상기 복수의 무선 전력 송신 장치를 통해 상기 무선 전력 수신 장치에 전력을 제공할 수 있다.
상기 제어 장치는, 상기 무선 전력 송신 장치에 흐르는 전류의 크기 및 위상을 측정하고, 상기 무선 전력 수신 장치에 의해 상기 전류의 크기 및 위상이 변화에 따라 상기 무선 전력 수신 장치가 상기 무선 전력 송신 시스템의 주변에 위치하는지 결정할 수 있다.
상기 제어 장치는, 상기 무선 전력 수신 장치가 상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 송신하기 위해 요구되는 전력을 상기 복수의 무선 전력 송신 장치 중 적어도 하나 이상의 무선 전력 송신 장치를 통해 상기 무선 전력 수신 장치에 제공할 수 있다.
상기 제어 장치는, 상기 복수의 무선 전력 송신 장치 중 적어도 하나 이상의 무선 전력 송신 장치를 통해 상기 무선 전력 수신 장치가 상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 송신하기 위해 요구되는 전력을 일정 주기 마다 증가시켜서 제공할 수 있다.
상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보는, 상기 무선 전력 수신 장치의 종류, 상기 무선 전력 수신 장치의 배터리 전압, 상기 무선 전력 수신 장치의 긴급 상황 여부, 상기 무선 전력 송신 시스템과 무선 전력 수신 장치의 이격 거리, 상기 무선 전력 수신 장치의 위치, 상기 무선 전력 수신 장치의 충전 요구량 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 제어 장치는, 상기 송신 파라미터에 기초하여 상기 무선 전력 송신 장치 각각에서 상기 복수의 무선 전력 수신 장치에 송신할 전력을 결정하고, 상기 각각의 무선 전력 송신 장치에서 상기 결정된 전력에 따라 복수의 상기 무선 전력 수신 장치에 전력을 제공하도록 제어할 수 있다.
상기 제어 장치는, 상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보에 포함된 상기 무선 전력 송신 시스템과 무선 전력 수신 장치의 이격 거리가 일정 거리 미만인 경우, 상기 각각의 무선 전력 수신 장치 마다 시간을 달리하여 상기 복수의 무선 전력 송신 장치를 통해 충전을 위한 전력을 제공할 수 있다.
상기 제어 장치는, 상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보에 포함된 상기 무선 전력 송신 시스템과 무선 전력 수신 장치의 이격 거리가 일정 거리 이상인 경우, 상기 복수의 무선 전력 수신 장치에 동시에 충전을 위한 전력을 제공할 수 있다.
상기 제어 장치는, 상기 무선 전력 수신 장치에 충전을 위한 전력을 제공하면서, 상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 무선 전력 수신 장치에 포함된 수신 코일에 흐르는 전류의 크기와 위상을 주기적으로 수신할 수 있다.
상기 제어 장치는, 상기 수신 코일에 흐르는 전류의 크기와 위상에 기초하여 상기 무선 전력 수신 장치의 위치 변동 여부를 결정하고, 상기 무선 전력의 위치 변동이 발생한 경우, 상기 송신 파라미터를 업데이트할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 복수의 무선 전력 송신 장치를 통해 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 송신하는 무선 전력 송신 방법은 상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 수신하는 단계; 상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 이용하여 상기 각각의 무선 전력 수신 장치에 제공되는 전력의 송신 효율과 연관된 송신 파라미터들을 계산하는 단계; 및 상기 송신 파라미터에 기초하여 상기 복수의 무선 전력 송신 장치를 통해 상기 무선 전력 수신 장치에 전력을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 무선 전력 송신 장치에 흐르는 전류의 크기 및 위상을 측정하고, 상기 무선 전력 수신 장치에 의해 상기 전류의 크기 및 위상이 변화에 따라 상기 무선 전력 수신 장치가 상기 무선 전력 송신 시스템의 주변에 위치하는지 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 무선 전력 수신 장치가 상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 송신하기 위해 요구되는 전력을 상기 복수의 무선 전력 송신 장치 중 적어도 하나 이상의 무선 전력 송신 장치를 통해 상기 무선 전력 수신 장치에 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 무선 전력 송신 장치 중 적어도 하나 이상의 무선 전력 송신 장치를 통해 상기 무선 전력 수신 장치가 상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 송신하기 위해 요구되는 전력을 일정 주기 마다 증가시켜서 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보는, 상기 무선 전력 수신 장치의 종류, 상기 무선 전력 수신 장치의 배터리 전압, 상기 무선 전력 수신 장치의 긴급 상황 여부, 상기 무선 전력 송신 시스템과 무선 전력 수신 장치의 이격 거리, 상기 무선 전력 수신 장치의 위치, 상기 무선 전력 수신 장치의 충전 요구량 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 제공하는 단계는, 상기 송신 파라미터에 기초하여 상기 무선 전력 송신 장치 각각에서 상기 복수의 무선 전력 수신 장치에 송신할 전력을 결정하고, 상기 각각의 무선 전력 송신 장치에서 상기 결정된 전력에 따라 복수의 상기 무선 전력 수신 장치에 전력을 제공하도록 제어할 수 있다.
상기 제공하는 단계는, 상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보에 포함된 상기 무선 전력 송신 시스템과 무선 전력 수신 장치의 이격 거리가 일정 거리 미만인 경우, 상기 각각의 무선 전력 수신 장치 마다 시간을 달리하여 상기 복수의 무선 전력 송신 장치를 통해 충전을 위한 전력을 제공할 수 있다.
상기 제공하는 단계는, 상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보에 포함된 상기 무선 전력 송신 시스템과 무선 전력 수신 장치의 이격 거리가 일정 거리 이상인 경우, 상기 복수의 무선 전력 수신 장치에 동시에 충전을 위한 전력을 제공할 수 있다.
상기 무선 전력 수신 장치에 충전을 위한 전력을 제공하면서, 상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 무선 전력 수신 장치에 포함된 수신 코일에 흐르는 전류의 크기와 위상을 주기적으로 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 수신 코일에 흐르는 전류의 크기와 위상에 기초하여 상기 무선 전력 수신 장치의 위치 변동 여부를 결정하고, 상기 무선 전력의 위치 변동이 발생한 경우, 상기 송신 파라미터를 업데이트할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 복수의 무선 전력 수신 장치에 효율적으로 전력을 제공하기 위해 무선 전력 수신 장치들과 연관된 여러 정보들을 이용함으로써 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면 무선 전력 수신 장치 각각의 위치나 요구되는 수신 전력 등의 다양한 요소들을 고려하여 복수의 무선 전력 송신 장치를 포함하는 무선 전력 송신 시스템으로부터 무선 전력 수신 장치에 효과적으로 전력을 송신할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 무선 전력 송신 장치를 포함하는 무선 전력 송신 시스템과 무선 전력 수신 장치의 관계를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 시스템의 구조를 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 무선 전력 수신 장치들이 전력을 수신하는 과정을 도시한 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치들의 변동이 발생한 경우를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 방법을 플로우 차트로 도시한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 무선 전력 송신 장치를 포함하는 무선 전력 송신 시스템과 무선 전력 수신 장치의 관계를 도시한 도면이다.
본 발명은 복수의 무선 전력 송신 장치(103)를 통해 복수의 무선 전력 수신 장치(102)에 무선으로 전력을 제공함에 있어, 무선 전력 수신 장치(102)의 배치, 충전 요구량 등의 정보를 고려하여 복수의 무선 전력 송신 장치(103)에서 각각의 무선 전력 수신 장치(102)에 최대 효율로 전력을 제공하기 위한 무선 전력 송신 시스템(101) 및 무선 전력 송신 방법이다.
무선 전력 수신 장치(102)의 예로, 노트북 컴퓨터, 스마트폰, 소형 드론 등과 같은 이동형 단말기와 스마트 워치, 보청기, 의료기기, 전동 칫솔 등의 웨어러블 장치 및 주방 가전, 전기 자동차, 대형 드론 등 전력이 많이 필요한 고전력 장치가 있을 수 있다. 본 발명에서 복수의 무선 전력 수신 장치(102)는 각각 다른 종류의 장치일 수 있으나, 적어도 하나 이상의 수신 코일, 정류기, 배터리, 통신 모뎀 등을 공통적으로 포함한다. 다만, 수신 코일 및 정류기의 종류나, 배터리의 전압 및 종류 등은 다를 수 있다.
무선 전력 송신 장치(103)에서 무선 전력 수신 장치(102)로 전력의 제공은 송신 코일에서 수신 코일로 교류 전압이 인가됨으로써 이루어진다. 무선 전력 수신 장치(102)에 포함되는 정류기는 수신 코일에 인가된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 무선 전력 수신 장치(102)에 포함되는 배터리에 제공한다.
도 1을 참조하면, 복수의 무선 전력 수신 장치(102)는 각자 다른 위치에 위치하며, 무선 전력 송신 시스템(101)으로부터 떨어진 이격 거리도 각자 다르다. 무선 전력 수신 장치(102)는 무선으로 전력을 제공받는 중에도 위치가 변경될 수 있고, 새로운 무선 전력 수신 장치(102)가 접근하여 무선으로 전력을 제공받게 될 수 있다.
따라서, 본 발명의 무선 전력 송신 시스템(101)은 복수의 무선 전력 송신 장치(103)를 제어함으로써, 복수의 무선 전력 수신 장치(102) 각각의 종류, ID, 위치, 무선 전력 수신 장치(102)에 수신되는 전력, 무선 전력 수신 장치(102)에 포함된 수신 코일에 흐르는 전류의 크기나 위상, 무선 전력 수신 장치(102)의 배터리 전압, 무선 전력 수신 장치(102)의 충전 요구량 무선 전력 송신 시스템(101)과 무선 전력 수신 장치(102)의 이격 거리 및 무선 전력 수신 장치(102)의 긴급 상황 여부와 같은 무선 전력 수신 장치(102)에 대한 정보를 고려하여 모든 무선 전력 수신 장치(102)에 최대 효율로 전력이 제공될 수 있도록 한다.
또한, 무선 전력 송신 시스템(101)은 무선 전력 수신 장치(102)들의 이동이나 상태에 따라 변하는 상황들을 반영하여 모든 무선 전력 수신 장치(102)에 최대 효율로 전력이 제공될 수 있도록 한다. 여기서, 최대 효율이란, i) 각 무선 전력 수신 장치(102)에 대한 정보, ii) 무선 전력 수신 장치(102)들의 개수 및 배치 및 iii) 각 무선 전력 송신 장치(103)가 송신할 수 있는 전력 등을 고려하여 무선 전력 송신 시스템(101)에서 무선 전력 수신 장치(102)에 송신될 수 있는 최대의 전력을 의미할 수 있다.
무선 전력 수신 장치(102)에 대한 정보는, 무선 전력 수신 장치(102)의 종류, ID, 위치, 무선 전력 수신 장치(102)에 수신되는 전력, 무선 전력 수신 장치(102)에 포함된 수신 코일에 흐르는 전류의 크기나 위상, 무선 전력 수신 장치(102)의 배터리 전압, 무선 전력 수신 장치(102)의 충전 요구량 무선 전력 송신 시스템(101)과 무선 전력 수신 장치(102)의 이격 거리 및 무선 전력 수신 장치(102)의 긴급 상황 여부를 포함할 수 있다.
본 발명의 무선 전력 송신 시스템(101)은 복수의 무선 전력 송신 장치(103)와 이들을 제어하는 제어 장치를 포함한다. 무선 전력 송신 장치(103)는 무선 전력 수신 장치(102)에 전력을 제공할 수 있고, 송신 코일과 임피던스 매칭을 수행하는 매칭 회로를 포함한다. 임피던스 매칭은 임피던스가 급진적으로 변하는 것을 방지하기 위해 중간 임피던스를 추가하는 것이다.
무선 전력 송신 시스템(101)에 포함되는 제어 장치의 세부 구성 및 모든 무선 전력 수신 장치(102)에 최대 효율로 전력이 제공될 수 있도록 하기 위하여, 복수의 무선 전력 수신 장치(102)에 대한 정보에 따라 복수의 무선 전력 송신 장치(103)를 제어하는 구체적인 동작은 도 2에서 후술한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 시스템의 구조를 도시한 도면이다.
무선 전력 송신 시스템(101)에 포함되는 제어 장치(200)는 제어를 수행하는 프로세서(201), 직류 전원을 공급하는 배터리(202), 클럭 발생시키는 클럭 발생 회로(203), 무선 전력 수신 장치(102)로부터 무선 전력 수신 장치(102)에 대한 정보를 수신하는 통신 모뎀(204), 무선 전력 송신 장치(103)에 포함된 송신 코일에 흐르는 전류의 크기 및 위상을 측정하는 전류계(205)를 포함할 수 있다.
무선 전력 송신 장치(103)가 송신하는 전력의 크기는 제어 장치(200)에 포함된 배터리(202)의 전압이나 제어 장치(200)에 포함된 클럭 발생 회로(203)에 의한 듀티(duty) 제어에 의하여 이루어 질 수 있다.
제어 장치(200)에 포함되는 프로세서(201)는 모든 무선 전력 수신 장치(102)에 최대 효율로 전력이 제공될 수 있도록 하기 위하여, 복수의 무선 전력 수신 장치(102)에 대한 정보에 따라 복수의 무선 전력 송신 장치(103)를 제어한다. 다른 실시예에서 도 2와 달리 각각의 무선 전력 송신 장치(103)가 제어 장치(200)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 제어 장치(200)는 무선 전력 송신 시스템(101) 주변에 무선 전력 수신 장치(102)가 존재하지 않는 상태에서 배터리(202)에 임의의 전압을 인가하고, 전류계(205)를 통해 무선 전력 송신 장치(103)에 포함된 송신 코일에 흐르는 전류의 크기 및 위상을 측정한다.
무선 전력 수신 장치(102)가 근처에 없을 경우 송신 코일의 전류 및 위상은 항상 일정하지만, 새로운 무선 전력 수신 장치(102)가 무선 전력 송신 시스템(101)의 주변에 접근할 경우, 무선 전력 송신 장치(103)에 포함된 송신 코일에 흐르는 전류의 크기 및 위상이 변화하거나 송신 인버터 입력 전류의 크기와 위상이 변화한다. 무선 전력 송신 시스템(101)의 주변이란, 무선 전력 송신 시스템(101)에 포함된 무선 전력 송신 장치(103)에 의해 전력을 제공받을 수 있는 범위를 의미한다. 송신 인버터는 송신 코일에 흐르는 직류를 교류로 변환하는 구성으로, 송신 코일과 함께 배치되며 무선 전력 송시 장치(103)에 포함된다.
제어 장치(200)는 전류계(205)를 통해 무선 전력 수신 장치(102)에 의한 전류의 크기 및 위상이 변화가 발생하는 경우, 무선 전력 송신 시스템(101)의 주변에 위치하는 것으로 결정할 수 있다. 그리고, 제어 장치(200)는 각각의 무선 전력 송신 장치(103)에 포함된 송신 코일에 흐르는 전류의 크기 및 위상을 측정함으로써 각 무선 전력 송신 장치(103)의 송신 임피던스를 결정할 수 있다. 결정된 송신 임피던스는 후술하는 송신 파라미터의 계산에 이용된다.
제어 장치(200)는 무선 전력 송신 시스템(101)의 주변에 위치하는 무선 전력 수신 장치(102)들의 개수, 배치 등을 파악하기 위하여, 무선 전력 송신 장치(103)를 통해 무선 전력 수신 장치(102)가 무선 전력 수신 장치(102)에 대한 정보를 송신하는데 요구되는 전력을 제공할 수 있다. 무선 전력 수신 장치(102)가 무선 전력 수신 장치(102)에 대한 정보를 송신하는데 요구되는 전력은 내부 전원이 아닌 무선 전력 송신 장치(103)로부터 제공받는다.
무선 전력 송신 시스템(101)의 주변에 있는 무선 전력 수신 장치(102)가 무선 전력 수신 장치(102)에 대한 정보를 송신하는데 요구되는 전력을 제공받은 경우, 무선 전력 수신 장치(102)는 추가적으로 전력을 제공받기 위하여 무선 전력 수신 장치(102)에 대한 정보를 제어 장치(200)에 송신한다.
다만, 도 1 및 도 2를 참조하면, 무선 전력 수신 장치(102)들은 각자 다른 위치에 있을 수 있고, 무선 전력 수신 장치(102) 마다 무선 전력 수신 장치(102)에 대한 정보들을 송신하는데 요구되는 전력이 다를 수 있고, 무선 전력 송신 장치(103)로부터 거리가 멀수록 무선 전력 수신 장치(102)로 수신되는 전력의 크기가 적어지기 때문에, 제어 장치(200)는 일정한 주기별로 무선 전력 수신 장치(102)로 송신되는 전력의 크기를 증가시켜서 무선 전력 수신 장치(102)에 송신할 수 있다.
제어 장치(200)는 복수의 무선 전력 송신 장치(103)들 중 적어도 하나 이상의 무선 전력 송신 장치(103)를 통해 무선 전력 수신 장치(102)가 무선 전력 수신 장치(102)에 대한 정보를 송신하는데 요구되는 전력을 송신할 수 있다. 구체적으로, 제어 장치(200)는 모든 무선 전력 송신 장치(103)들이 무선 전력 수신 장치(102)에 대한 정보를 송신하는데 요구되는 전력을 제공하도록 제어할 수 있다.
또는, 무선 전력 송신 장치(103)들이 원이나 사각형의 형태로 배열되는 경우, 인접한 무선 전력 송신 장치(103)들끼리 그룹화하고, 그룹화된 무선 전력 송신 장치(103) 단위로 무선 전력 수신 장치(102)에 대한 정보를 송신하는데 요구되는 전력을 제공하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 송신 장치(103)들이 사각형의 형태로 배열되는 경우, 제어 장치(200)는 특정 행이나 열에 속하는 무선 전력 송신 장치(103)들을 통해 무선 전력 수신 장치(102)에 대한 정보를 송신하는데 요구되는 전력을 제공할 수 있다.
제어 장치(200)는 무선 전력 송신 시스템(101)의 주변에 있는 무선 전력 수신 장치(102)들로부터 무선 전력 수신 장치(102)에 대한 정보를 수신할 수 있다. 제어 장치(200)는 무선 전력 수신 장치(102)에 대한 정보에 기초하여 복수의 무선 전력 수신 장치(102)의 개수, 무선 충전 전력 수신 장치들의 배치를 결정할 수 있다.
구체적으로, 무선 전력 수신 장치(102)들 각각에 대한 정보가 개별적으로 수신되기 때문에, 무선 전력 수신 장치(102)에 대한 정보에 포함된 ID를 식별하여 제어 장치(200)는 무선 전력 송신 시스템(101)의 주변에 있는 무선 전력 수신 장치(102)의 개수를 결정할 수 있다. 또한, 제어 장치(200)는 무선 전력 수신 장치(102)에 대한 정보에 포함된 무선 전력 수신 장치(102) 각각의 위치를 수신하여, 무선 전력 송신 시스템(101)의 주변에 있는 무선 전력 수신 장치(102)들의 배치를 결정할 수 있다.
제어 장치(200)는 무선 전력 수신 장치(102)에 대한 정보를 이용하여 각각의 무선 전력 수신 장치(102)에 제공되는 전력의 송신 효율과 연관된 송신 파라미터들을 계산한다.
일례로, 제어 장치(200)는 각각의 무선 전력 송신 장치(103)에 포함된 송신 코일들에 임의로 전압 및 위상을 설정한다. 그리고, 제어 장치(200)는 상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보에 포함되는 수신 코일의 전류의 크기 및 위상 또는 정류 전압을 이용하여 송신 코일들 및 수신 코일들 간의 결합 계수 또는 상호 인덕턴스를 추출한다.
그리고, 제어 장치(200)는 추출된 결합 계수에 또는 상호 인덕턴스에 따라 각각의 무선 전력 수신 장치(102)에 최대의 전력을 전송하는 송신기 입력 전압 및 클럭 위상 제어를 결정한다.
여기서, 송신 파라미터는 모든 무선 전력 수신 장치(102)에 포함되는 수신 코일과, 모든 무선 전력 송신 장치(103)에 포함되는 송신 코일 간의 모든 결합 계수를 통해 결정되는 각 송신 코일의 전압 및 클럭 위상을 의미할 수 있다. 즉, 제어 장치(200)는 송신 코일과 수신 코일의 결합계수 혹은 상호 인덕턴스에 비례하는 송신 코일의 전류의 비율을 결정하고, 각각의 송신 코일의 전류의 크기가 결합 계수와 비례하고 송신 코일들의 전류의 위상이 동일하도록 각 송신 코일의 전압 및 클럭 위상을 계산함으로써 송신 파라미터를 계산한다.
이 때, 제어 장치(200)는 아래 수학식 1의 관계식을 통해 송신 임피던스로부터 송신 코일의 전압을 계산할 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에서, VT-는 송신 코일의 전압의 위상을 의미하고, iT는 송신 코일에 흐르는 전류의 위상을 의미한다. 그리고, ZT는 송신 임피던스를 의미한다. ZR는 수신 코일의 수신 임피던스를 의미하고,
Figure pat00002
는 결합 계수를 의미하고, M은 상호 인덕턴스를 의미한다. 송신 임피던스는 수신 코일이 없을 때 VT=ZT*IT 의 관계에서 결정된다.
결합 계수가 클수록 송신 코일에서 수신 코일로 많은 양의 교류 전압이 제공될 수 있다. 결합 계수는 모든 수신 코일과 모든 송신 코일 간의 일대일 관계마다 계산될 수 있다. 즉, N개의 수신 코일과, M개의 송신 코일이 있는 경우, 결합 계수는 NxM개 계산될 수 있다.
구체적으로, 제어 장치(200)는 무선 전력 수신 장치(102)의 수신 코일에 흐르는 전류의 크기, 위상 등을 통해 결합 계수를 계산할 수 있다. 다만, 수신 코일에 흐르는 전류의 크기, 위상 등은 무선 전력 수신 장치(102)의 위치, 이격 거리, 배터리(202) 전압 등에 따라 달리질 수 있어, 제어 장치(200)는 송신 파라미터를 결정함에 있어 수신 코일에 흐르는 전류의 크기, 위상 등은 무선 전력 수신 장치(102)의 위치, 이격 거리, 배터리(202) 전압 등을 고려할 수 있다.
제어 장치(200)는 Maximum eigenvalue, 라그랑쥬 승수 기법을 이용하여 무선 전력 수신 장치(102)의 수신 코일과 송신 코일들간의 결합계수의 비율 대로 송신 코일의 전류 혹은 전력을 송신할 수 있다.
이 때, 제어 장치(200)는 주변에 새로운 무선 전력 수신 장치(102)가 등장하거나 충전 중이던 무선 전력 수신 장치(102)들의 변동이 있는 경우, 새로운 결합계수를 계산하고, 각 송신 코일에 흐르는 전류를 조정하거나 충전 대상이 되는 무선 전력 수신 장치(102)의 우선 순위를 다시 결정할 수 있다.
구체적으로, 무선 전력 수신 장치(102)들 중에서 특정 무선 전력 수신 장치(102)가 배터리가 거의 소진 상태라서 방전 위험이 있거나 급속 충전을 요구하는 경우, 특정 무선 전력 수신 장치(102)의 우선 순위를 높여서 무선 전력을 송신할 수 있다.
그리고, 송신 파라미터는 무선 전력 송신 시스템(101) 전체의 효율을 높이기 위해 송신 파라미터가 다시 계산될 수 있다. 또는 송신 파라미터는 무선 전력 수신 장치(102)가 수용할 수 있는 최대 전력을 수용하지 않는 경우, 송신 파라미터가 다시 계산될 수 있다. 일례로, 최대 전력을 수용하지 않는 경우란, 무선 전력 수신 장치(102)가 5W의 수신 전력을 요구하나 결합 계수가 작거나, 주변 무선 전력 수신 장치(102)로 인하여 수신하고 있는 전력이 심하게 낮은 경우를 의미할 수 있다.
제어 장치(200)는 송신 파라미터에 기초하여 복수의 무선 전력 송신 장치(103)를 통해 무선 전력 수신 장치(102)에 전력을 제공할 수 있다. 구체적으로, 특정 무선 전력 수신 장치(102)의 수신 코일과 이에 대응하는 무선 전력 송신 장치(103)의 송신 코일의 결합 계수가 미리 설정한 기준보다 낮은 경우, 제어 장치(200)는 특정 무선 전력 수신 장치(102)에 대한 전력 제공을 중단함으로써 무전 전력 송신 시스템의 전체 효율을 올릴 수 있다.
그리고, 제어 장치(200)는 무선 전력 수신 장치(102)들 간에 결합 계수의 차이가 미리 설정한 기준보다 적고 무선 전력 수신 장치(102)들 각각의 충전 요구량이 동일한 경우, 결합 계수에 따라 무선 전력 수신 장치(102)들이 동시에 전력을 제공받도록 무선 전력 송신 장치(103)들을 제어할 수 있다.
이 때, 결합 계수의 차이가 적은 경우란, i) 무선 전력 수신 장치(102)들 간에 이격 거리의 차이가 일정 기준 이하인 경우, ii) 무선 전력 수신 장치(102)들이 배치된 간격이 미리 설정한 기준 이상인 경우를 의미할 수 있다. 이격 거리는 무선 전력 수신 장치(102)가 무선 전력 송신 시스템(101)과 떨어진 거리를 의미할 수 있다.
반대로, 제어 장치(200)는 무선 전력 수신 장치(102)들 간에 결합 계수의 차이가 미리 설정한 기준보다 크고 무선 전력 수신 장치(102)들 각각의 충전 요구량이 다를 경우, 결합 계수에 따라 무선 전력 수신 장치(102)들이 각각 다른 시간에 전력을 제공받도록 무선 전력 송신 장치(103)들을 제어할 수 있다.
즉, 제어 장치(200)는 무선 전력 수신 장치(102)의 수에 대응하여 시간을 분할하고, 분할된 시간 별로 무선 전력 수신 장치(102)들이 결합 계수에 따라 전력을 제공받을 수 있도록 무선 전력 송신 장치(103)들을 제어할 수 있다.
이 때, 제어 장치(200)는 특정 시간에 하나의 무선 전력 수신 장치(102)에 대해서만 전력을 제공하기 때문에, 나머지 무선 전력 수신 장치(102)들은 수신 전력이 off되고 수신 코일도 차단되며 그 무선 전력 수신 장치(102)에 맞추어 송신되는 전류의 크기 및 위상 등을 변경하여 전력을 제공할 수 있다. 또한, 제어 장치(200)는 무선 전력 수신 장치(102)에 대한 정보에 포함된 긴급 상황 여부, 충전 요구량 등에 따라 무선 전력 수신 장치(102)들이 전력을 제공받는 순서를 결정할 수 있다.
구체적으로, 무선 전력 수신 장치(102)들 중에서 특정 무선 전력 수신 장치(102)가 배터리가 거의 소진 상태라서 방전 위험이 있거나 급속 충전을 요구하는 경우, 특정 무선 전력 수신 장치(102)의 우선 순위를 높여서 무선 전력을 송신할 수 있다.
일부 무선 전력 수신 장치(102)들의 결합 계수의 차이가 미리 설정한 기준보다 크고, 다른 무선 전력 수신 장치(102)들의 결합 계수의 차이가 미리 설정한 기준보다 작은 경우, 제어 장치(200)는 무선 전력 송신 장치(103)들을 구분하여, 일부 무선 전력 송시 장치들은 동시에 일부 무선 전력 수신 장치(102)들에 전력을 제공하고, 다른 무선 전력 송신 장치(103)들은 다른 무선 전력 수신 장치(102)들을 시간 별로 구분하여 전력을 제공하도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어 장치(200)는 무선 전력 송신 장치(103)를 통해 무선 전력 수신 장치(102)에 전력을 제공함에 있어, 송신 파라미터에 기초하여 무선 전력 송신 장치(103) 각각에서 복수의 무선 전력 수신 장치(102)에 송신할 전력을 결정하고, 각각의 무선 전력 송신 장치(103)에서 결정된 전력에 따라 복수의 무선 전력 수신 장치(102)에 전력을 제공하도록 제어할 수 있다.
일례로, 제어 장치(200)는 결합 계수의 비율에 기초하여 송신 파라미터를 결정하고, 송신 파라미터에 따라 무선 전력 송신 장치(103)를 통해 무선 전력 수신 장치(102)에 전력을 제공한다. 그리고, 시간 별로 무선 전력 수신 장치(102)에 송신하는 경우, 제어 장치(200)는 결합 계수가 전체적으로 낮은 무선 전력 수신 장치(102)에 전력을 우선적으로 송신한다.
다른 예로, 임의의 무선 전력 수신 장치(102)에 포함된 특정 수신 코일로 계산되는 복수의 결합 계수들 중 결합 계수가 가장 큰 경우에 대한 특정 수신 코일에 대응하는 송신 코일을 결정하고, 그 송신 코일을 포함하는 무선 전력 송신 장치(103)를 통해 무선 전력 수신 장치(102)로 전력을 제공할 수 있다.
제어 장치(200)는 무선 전력 수신 장치(102)에 충전을 위한 전력을 제공하면서, 무선 전력 수신 장치(102)로부터 무선 전력 수신 장치(102)에 포함된 수신 코일에 흐르는 전류의 크기와 위상을 주기적으로 수신할 수 있다. 이 때, 제어 장치(200)는 수신한 전류의 크기와 위상에 무선 전력 수신 장치(102)의 위치 변동 여부를 판단할 수 있다.
제어 장치(200)는 무선 전력 수신 장치(102)의 위치 변동이 발생한 경우, 계산된 송신 파라미터를 다시 계산하여 업데이트할 수 있다. 그리고 제어 장치(200)는 복수의 전력 송신 장치를 통해 업데이트된 송신 파라미터에 따라 복수의 무선 전력 수신 장치(102)에 전력을 제공할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 무선 전력 수신 장치들이 전력을 수신하는 과정을 도시한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 무선 전력 송신 시스템(300)은 사각형의 평면형의 형태를 가질 수 있다. 그리고, 도 3a를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(301)는 사각형의 평면 형태를 가지고 무선 전력 송신 시스템(300) 위에 사각형 배열로 배치될 수 있다. 도 3a에 도시된 무선 전력 송신 시스템(300)의 형태와 무선 전력 송신 장치(301)는 하나의 예에 불과하며, 무선 전력 송신 시스템(300)이 원의 형태를 가지거나 무선 전력 송신 장치(301)가 다양한 방식으로 배치될 수 있다.
무선 전력 송신 장치(301)는 평면상에 원형, 사각형 등으로 다양한 패턴으로 배치가 가능하며, 무선 전력 송신 장치(301)의 간격은 일정하거나 임의로 조정될 수 있다. 무선 전력 송신 장치(301)가 겹치게 배치될 경우 송신 코일간의 상호 인덕턴스를 감소시키는 효과가 발생할 수 있다. 그러나, 무선 전력 송신 장치(301) 내에서 전력을 제공할 수 있는 영역이 감소하게 될 수 있다.
무선 전력 송신 장치(301)의 배치는 평면 뿐만 아니라 정육면체의 6면에 배치되는 3차원 구조로 확장 적용될 수 있다. 그러나, 평면상의 배치만으로도 무선 전력 송신 장치(301)에 포함된 송신 코일에 흐르는 전류의 크기와 위상을 제어 장치가 각각 제어하여 3차원 영역에서의 충전이 가능하도록 한다.
제어 장치가 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 송신하는데 요구되는 전력을 제공함에 있어, 도 3의 a와 같이 무선 전력 송신 장치(301)들이 사각형의 형태로 배열되는 경우, 제어 장치는 특정 행이나 열에 속하는 무선 전력 송신 장치(301)들을 통해 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 송신하는데 요구되는 전력을 제공할 수 있다.
그리고, 도 3a는 제어 장치가 무선 전력 송신 장치(301)를 통해 전력을 제공함에 있어, 무선 전력 수신 장치들(302, 303, 304)의 크기, 종류, 위치, 이격 거리가 각각 다른 경우를 도시한 것이다.
제어 장치는 무선 전력 장치들(302, 303, 304)로부터 무선 전력 수신 장치(302, 303, 304)에 대한 정보를 수신하고, 무선 전력 장치들(302, 303, 304)에 포함된 수신 코일과, 무선 전력 송신 장치(301)에 포함된 송신 코일 간의 결합 계수를 결정함으로써 송신 파라미터를 계산한다.
제어 장치는 결정된 결합 계수의 차이에 따라 동시에 전력을 제공할지 시간을 나누어 전력을 제공할지 결정하고, 복수의 무선 전력 송신 장치(301)들을 통해 결합 계수에 따른 전력을 제공한다.
도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치들의 변동이 발생한 경우를 도시한 도면이다.
도 3b는 도 3a에서 무선 전력 수신 장치(304)가 무선 전력 송신 시스템(300)이 송신할 수 있는 범위 밖으로 이동하고, 다른 무선 전력 수신 장치(302, 303)의 위치가 변경되고, 새로운 무선 전력 수신 장치(305)가 새롭게 무선 전력 송신 시스템(300)이 송신할 수 있는 범위에 포함된 경우를 나타낸다.
제어 장치는 도 3a에서 무선 전력 수신 장치들(302, 303, 304)에 전력을 제공하면서, 무선 전력 수신 장치들(302, 303, 304)로부터 주기적으로 수신 코일에 흐르는 전류의 크기와 위상을 수신하기 때문에, 무선 전력 수신 장치(304)가 송신할 수 있는 범위를 벗어나고, 무선 전력 수신 장치들(302, 303)의 위치가 변동된 것을 판단할 수 있다.
제어 장치는 무선 전력 수신 장치들(302, 303)로부터 무선 전력 수신 장치(302, 303)에 대한 정보를 다시 수신하여, 변동된 위치에 따른 결합 계수를 다시 결정할 수 있다.
그리고, 제어 장치는 무선 전력 송신 장치(301)에 포함된 송신 코일에 흐르는 전류의 크기 및 위상이 무선 전력 수신 장치(305)에 의해 변화하는 것을 판단하고, 새로운 무선 전력 수신 장치(305)가 송신할 수 있는 범위에 포함된 것을 감지할 수 있다.
또는, 제어 장치는 도 3a에서 무선 전력 수신 장치들(302, 303, 304)에 전력을 제공하면서, 주기적으로, 무선 전력 수신 장치가 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 송신하는데 요구되는 전력을 제공하기 때문에, 무선 전력 수신 장치(305)로부터 무선 전력 수신 장치(305)에 대한 정보를 수신할 수 있다.
제어 장치는 모든 무선 전력 수신 장치(302, 303, 305)에 포함된 수신 코일과 모든 무선 전력 송신 장치(301)에 포함된 송신 코일들의 결합 계수를 계산하고, 결합된 결합 계수에 기초하여 무선 전력 송신 장치(301)들을 통해 결합 계수에 따른 전력을 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 방법을 플로우 차트로 도시한 도면이다.
도 4의 복수의 무선 전력 송신 장치를 통해 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 송신하는 무선 전력 송신 방법은 무선 전력 송신 시스템에 포함되는 제어 장치에 의해 수행될 수 있다.
단계(401)에서, 무선 전력 송신 시스템의 제어 장치는, 무선 전력 송신 장치에 흐르는 전류의 크기 및 위상을 측정하고, 무선 전력 수신 장치에 의해 전류의 크기 및 위상이 변화에 따라 무선 전력 수신 장치가 무선 전력 송신 시스템의 주변에 위치하는지 결정한다.
단계(402)에서, 무선 전력 송신 시스템의 제어 장치는, 무선 전력 수신 장치가 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 송신하기 위해 요구되는 전력을 복수의 무선 전력 송신 장치 중 적어도 하나 이상의 무선 전력 송신 장치를 통해 무선 전력 수신 장치에 제공한다.
무선 전력 수신 장치가 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 송신하는데 요구되는 전력을 제공받은 경우, 무선 전력 수신 장치는 추가적으로 전력을 제공받기 위하여 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 제어 장치에 송신한다.
무선 전력 수신 장치에 대한 정보는, 무선 전력 수신 장치의 종류, ID, 위치, 무선 전력 수신 장치에 수신되는 전력, 무선 전력 수신 장치에 포함된 수신 코일에 흐르는 전류의 크기나 위상, 무선 전력 수신 장치의 배터리 전압, 무선 전력 수신 장치의 충전 요구량 무선 전력 송신 시스템과 무선 전력 수신 장치의 이격 거리 및 무선 전력 수신 장치의 긴급 상황 여부를 포함할 수 있다.
단계(403)에서, 무선 전력 송신 시스템의 제어 장치는, 무선 전력 수신 장치로부터 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 수신한다. 단계(404)에서, 무선 전력 송신 시스템의 제어 장치는, 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 이용하여 각각의 무선 전력 수신 장치에 제공되는 전력의 송신 효율과 연관된 송신 파라미터들을 계산한다.
송신 파라미터는 모든 무선 전력 수신 장치에 포함되는 수신 코일과, 모든 무선 전력 송신 장치에 포함되는 송신 코일 간의 모든 결합 계수를 포함할 수 있다. 제어 장치는 무선 전력 수신 장치들 간에 결합 계수의 차이가 미리 설정한 기준보다 적고 무선 전력 수신 장치들 각각의 충전 요구량이 동일한 경우, 결합 계수에 따라 무선 전력 수신 장치들이 동시에 전력을 제공받도록 무선 전력 송신 장치들을 제어할 수 있다.
반대로, 제어 장치는 무선 전력 수신 장치들 간에 결합 계수의 차이가 미리 설정한 기준보다 크고 무선 전력 수신 장치들 각각의 충전 요구량이 다를 경우, 결합 계수에 따라 무선 전력 수신 장치들이 각각 다른 시간에 전력을 제공받도록 무선 전력 송신 장치들을 제어할 수 있다.
단계(405)에서, 무선 전력 송신 시스템의 제어 장치는, 송신 파라미터에 기초하여 복수의 무선 전력 송신 장치를 통해 무선 전력 수신 장치에 전력을 제공한다.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 장치 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 장치들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징 될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
101: 무선 전력 송신 시스템
102: 무선 전력 수신 장치
103: 무선 전력 송신 장치

Claims (22)

  1. 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 제공하는 복수의 무선 전력 송신 장치; 및
    상기 복수의 무선 전력 수신 장치에 대한 정보에 따라 상기 복수의 무선 전력 송신 장치를 제어하는 제어 장치
    를 포함하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 수신하고, 상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 이용하여 상기 각각의 무선 전력 수신 장치에 제공되는 전력의 송신 효율과 연관된 송신 파라미터들을 계산하고, 상기 송신 파라미터에 기초하여 상기 복수의 무선 전력 송신 장치를 통해 상기 무선 전력 수신 장치에 전력을 제공하는,
    무선 전력 송신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 무선 전력 송신 장치에 흐르는 전류의 크기 및 위상을 측정하고, 상기 무선 전력 수신 장치에 의해 상기 전류의 크기 및 위상이 변화에 따라 상기 무선 전력 수신 장치가 상기 무선 전력 송신 시스템의 주변에 위치하는지 결정하는, 무선 전력 송신 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 무선 전력 수신 장치가 상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 송신하기 위해 요구되는 전력을 상기 복수의 무선 전력 송신 장치 중 적어도 하나 이상의 무선 전력 송신 장치를 통해 상기 무선 전력 수신 장치에 제공하는, 무선 전력 송신 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 복수의 무선 전력 송신 장치 중 적어도 하나 이상의 무선 전력 송신 장치를 통해 상기 무선 전력 수신 장치가 상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 송신하기 위해 요구되는 전력을 일정 주기 마다 증가시켜서 제공하는, 무선 전력 송신 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보는,
    상기 무선 전력 수신 장치의 종류, 상기 무선 전력 수신 장치의 배터리 전압, 상기 무선 전력 수신 장치의 긴급 상황 여부, 상기 무선 전력 송신 시스템과 무선 전력 수신 장치의 이격 거리, 상기 무선 전력 수신 장치의 위치, 상기 무선 전력 수신 장치의 충전 요구량 중 적어도 하나 이상을 포함하는, 무선 전력 송신 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 송신 파라미터에 기초하여 상기 무선 전력 송신 장치 각각에서 상기 복수의 무선 전력 수신 장치에 송신할 전력을 결정하고, 상기 각각의 무선 전력 송신 장치에서 상기 결정된 전력에 따라 복수의 상기 무선 전력 수신 장치에 전력을 제공하도록 제어하는, 무선 전력 송신 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보에 포함된 상기 무선 전력 송신 시스템과 무선 전력 수신 장치의 이격 거리가 일정 거리 미만인 경우, 상기 각각의 무선 전력 수신 장치 마다 시간을 달리하여 상기 복수의 무선 전력 송신 장치를 통해 충전을 위한 전력을 제공하는, 무선 전력 송신 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보에 포함된 상기 무선 전력 송신 시스템과 무선 전력 수신 장치의 이격 거리가 일정 거리 이상인 경우, 상기 복수의 무선 전력 수신 장치에 동시에 충전을 위한 전력을 제공하는, 무선 전력 송신 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 무선 전력 수신 장치에 충전을 위한 전력을 제공하면서, 상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 무선 전력 수신 장치에 포함된 수신 코일에 흐르는 전류의 크기와 위상을 주기적으로 수신하는, 무선 전력 송신 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 수신 코일에 흐르는 전류의 크기와 위상에 기초하여 상기 무선 전력 수신 장치의 위치 변동 여부를 결정하고, 상기 무선 전력의 위치 변동이 발생한 경우, 상기 송신 파라미터를 업데이트하는, 무선 전력 송신 시스템.
  11. 복수의 무선 전력 송신 장치를 통해 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 송신하는 무선 전력 송신 방법에 있어서,
    상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 수신하는 단계;
    상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 이용하여 상기 각각의 무선 전력 수신 장치에 제공되는 전력의 송신 효율과 연관된 송신 파라미터들을 계산하는 단계; 및
    상기 송신 파라미터에 기초하여 상기 복수의 무선 전력 송신 장치를 통해 상기 무선 전력 수신 장치에 전력을 제공하는 단계
    를 포함하는 무선 전력 송신 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신 장치에 흐르는 전류의 크기 및 위상을 측정하고, 상기 무선 전력 수신 장치에 의해 상기 전류의 크기 및 위상이 변화에 따라 상기 무선 전력 수신 장치가 상기 무선 전력 송신 시스템의 주변에 위치하는지 결정하는 단계,
    를 더 포함하는, 무선 전력 송신 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신 장치가 상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 송신하기 위해 요구되는 전력을 상기 복수의 무선 전력 송신 장치 중 적어도 하나 이상의 무선 전력 송신 장치를 통해 상기 무선 전력 수신 장치에 제공하는 단계
    를 더 포함하는 무선 전력 송신 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 무선 전력 송신 장치 중 적어도 하나 이상의 무선 전력 송신 장치를 통해 상기 무선 전력 수신 장치가 상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보를 송신하기 위해 요구되는 전력을 일정 주기 마다 증가시켜서 제공하는 단계
    를 더 포함하는 무선 전력 송신 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보는,
    상기 무선 전력 수신 장치의 종류, 상기 무선 전력 수신 장치의 배터리 전압, 상기 무선 전력 수신 장치의 긴급 상황 여부, 상기 무선 전력 송신 시스템과 무선 전력 수신 장치의 이격 거리, 상기 무선 전력 수신 장치의 위치, 상기 무선 전력 수신 장치의 충전 요구량 중 적어도 하나 이상을 포함하는, 무선 전력 송신 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는,
    상기 송신 파라미터에 기초하여 상기 무선 전력 송신 장치 각각에서 상기 복수의 무선 전력 수신 장치에 송신할 전력을 결정하고, 상기 각각의 무선 전력 송신 장치에서 상기 결정된 전력에 따라 복수의 상기 무선 전력 수신 장치에 전력을 제공하도록 제어하는, 무선 전력 송신 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는,
    상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보에 포함된 상기 무선 전력 송신 시스템과 무선 전력 수신 장치의 이격 거리가 일정 거리 미만인 경우, 상기 각각의 무선 전력 수신 장치 마다 시간을 달리하여 상기 복수의 무선 전력 송신 장치를 통해 충전을 위한 전력을 제공하는, 무선 전력 송신 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는,
    상기 무선 전력 수신 장치에 대한 정보에 포함된 상기 무선 전력 송신 시스템과 무선 전력 수신 장치의 이격 거리가 일정 거리 이상인 경우, 상기 복수의 무선 전력 수신 장치에 동시에 충전을 위한 전력을 제공하는, 무선 전력 송신 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신 장치에 충전을 위한 전력을 제공하면서, 상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 무선 전력 수신 장치에 포함된 수신 코일에 흐르는 전류의 크기와 위상을 주기적으로 수신하는 단계
    를 더 포함하는 무선 전력 송신 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 수신 코일에 흐르는 전류의 크기와 위상에 기초하여 상기 무선 전력 수신 장치의 위치 변동 여부를 결정하고, 상기 무선 전력의 위치 변동이 발생한 경우, 상기 송신 파라미터를 업데이트하는,
    무선 전력 송신 방법.
  21. 적어도 하나 이상의 수신 코일에 전압을 송신하는 복수의 송신 코일 및 프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    복수의 송신 코일 각각에 흐르는 전류의 크기 및 위상을 측정하여 무선 전력 수신 장치에 포함되는 수신 코일을 감지하고, 상기 수신 코일이 감지된 경우, 상기 무선 전력 수신 장치가 상기 수신 코일의 전류의 크기 및 위상에 대한 정보의 제공에 필요한 전력을 송신하고, 상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 수신 코일의 전류의 크기 및 위상에 대한 정보를 수신하고, 상기 수신 코일의 전류의 크기 및 위상에 기초하여 상기 송신 코일과 상기 수신 코일 간의 결합 계수를 계산하고, 상기 계산된 결합 계수를 이용하여 각 수신 코일에 송신하기 위한 상기 송신 코일의 전력의 전압 및 위상을 결정하고, 상기 송신 코일의 전력의 전압 및 위상에 따라 상기 송신 코일을 통해 상기 수신 코일에 무선 전력을 제공하는,
    무선 전력 송신 장치.
  22. 복수의 송신 코일 각각에 흐르는 전류의 크기 및 위상을 측정하여 무선 전력 수신 장치에 포함되는 수신 코일을 감지하는 단계;
    상기 수신 코일이 감지된 경우, 상기 무선 전력 수신 장치가 상기 수신 코일의 전류의 크기 및 위상에 대한 정보의 제공에 필요한 전력을 송신하는 단계;
    상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 수신 코일의 전류의 크기 및 위상에 대한 정보를 수신하는 단계;
    상기 수신 코일의 전류의 크기 및 위상에 기초하여 상기 송신 코일과 상기 수신 코일 간의 결합 계수를 계산하는 단계;
    상기 계산된 결합 계수를 이용하여 각 수신 코일에 송신하기 위한 상기 송신 코일의 전력의 전압 및 위상을 결정하는 단계; 및
    상기 송신 코일의 전력의 전압 및 위상에 따라 상기 송신 코일을 통해 상기 수신 코일에 무선 전력을 제공하는 단계
    를 포함하는 무선 전력 송신 방법.

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