KR20220085442A - 무선 전력 전송 장치 및 방법 - Google Patents

무선 전력 전송 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220085442A
KR20220085442A KR1020200175510A KR20200175510A KR20220085442A KR 20220085442 A KR20220085442 A KR 20220085442A KR 1020200175510 A KR1020200175510 A KR 1020200175510A KR 20200175510 A KR20200175510 A KR 20200175510A KR 20220085442 A KR20220085442 A KR 20220085442A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coil
voltage
vmax
transmitting
wireless power
Prior art date
Application number
KR1020200175510A
Other languages
English (en)
Inventor
진철
Original Assignee
주식회사 히타치엘지 데이터 스토리지 코리아
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 히타치엘지 데이터 스토리지 코리아 filed Critical 주식회사 히타치엘지 데이터 스토리지 코리아
Priority to KR1020200175510A priority Critical patent/KR20220085442A/ko
Publication of KR20220085442A publication Critical patent/KR20220085442A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/36—Electric or magnetic shields or screens
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/70—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the reduction of electric, magnetic or electromagnetic leakage fields
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

이 명세서는 무선 전력 전송 장치와 방법에 관한 것이다. 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는, 이격되어 배치되는 제1 코일과 제2 코일을 포함하여 수신 장치의 2차 코일에 전력을 전송하기 위한 1차 코일; 직류 전원을 교류로 변환하여 1차 코일에 공급하기 위한 인버터; 1차 코일의 전압을 검출하기 위한 센서; 1차 코일의 위치를 바꾸기 위한 코일 이동부; 및 인버터를 제어하여 제1 코일과 제2 코일에 교류 전압을 공급한 상태에서 센서를 통해 제1 코일과 제2 코일에 유도되는 전압을 각각 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)으로 검출하고, 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)을 근거로 코일 이동부를 제어하여 제1 코일과 제2 코일 중 하나 이상의 위치를 바꾸기 위한 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

무선 전력 전송 장치 및 방법 {Apparatus and method for transmitting power wirelessly}
이 명세서는 무선으로 전력을 전송하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 전송 코일의 위치를 변경하는 방법에 관한 것이다.
현재 스마트 폰이나 태블릿 PC 등과 같은 스마트 단말기에 많이 적용되고 있는 충전 방식은 전원에 연결된 어댑터나 보조 배터리를 스마트 단말기에 직접 연결하여 외부 전원을 공급받아 충전하거나 또는 호스트의 USB 단자를 통해 스마트 단말기에 연결하여 호스트의 USB 전원을 공급받아 충전하는 방식이다.
최근에는, 연결 선을 통해 어댑터에 또는 호스트에 스마트 단말기를 직접 연결해야 하는 불편함을 줄이기 위하여, 전기적 접촉 없이 자기 결합을 이용하여 배터리를 무선으로 충전하는 무선 충전 방식이 스마트 단말기에 많이 적용되고 있다.
일반적으로 사용되는 무선 충전기의 경우, 저전력만 충전이 가능하며 전송 거리도 짧아서, 무선 충전을 위해서 전력 수신 장치인 스마트 단말기를 전력 전송 장치인 무선 충전기에 접촉시켜야 한다. 이와 같이 기존의 전력 전송 장치에서는 전력 전송 능력이 낮고 전송 거리가 짧은 문제가 있다.
또한, 전력 수신 장치가 전력 전송 장치 표면 위에서 이동하여 수신 장치가 전송 장치의 중앙에 정렬하지 않을 때 전송 효율이 저하되고 열이 발생하고 심할 때는 전력 전송이 되지 않기도 한다.
사용자는 수신 장치가 전송 장치와 정확히 정렬되는지 눈대중으로만 확인할 뿐, 수신 장치가 전송 효율이 높은 위치에 놓이는지 정확하게 판단하기 어려운 문제가 있다.
이 명세서는 이러한 상황을 감안한 것으로, 이 명세서의 목적은 멀티 전송 코일을 포함하는 무선 전력 장치의 충전 효율을 최적화하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 단말기의 위치에 따라 멀티 전송 코일을 최적의 위치로 이동시키는 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는, 이격되어 배치되는 제1 코일과 제2 코일을 포함하여 수신 장치의 2차 코일에 전력을 전송하기 위한 1차 코일; 직류 전원을 교류로 변환하여 1차 코일에 공급하기 위한 인버터; 1차 코일의 전압을 검출하기 위한 센서; 1차 코일의 위치를 바꾸기 위한 코일 이동부; 및 인버터를 제어하여 제1 코일과 제2 코일에 교류 전압을 공급한 상태에서 센서를 통해 제1 코일과 제2 코일에 유도되는 전압을 각각 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)으로 검출하고, 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)을 근거로 코일 이동부를 제어하여 제1 코일과 제2 코일 중 하나 이상의 위치를 바꾸기 위한 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법은, 이격되어 배치되는 제1 코일과 제2 코일에 교류 전압을 공급하는 단계; 제1 코일과 제2 코일에 유도되는 전압을 각각 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)으로 검출하는 단계; 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)을 근거로 제1 코일과 제2 코일 중 하나 이상의 위치를 바꾸는 단계; 및 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)이 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)으로 가능한 최대값(Vmax)에서 허용되는 범위 이내일 때, 제1 코일 또는 제2 코일을 통해 수신 장치에 전력을 공급하는 충전 동작을 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는, 이격되어 배치되는 제1 코일과 제2 코일을 포함하여 수신 장치의 2차 코일에 전력을 전송하기 위한 1차 코일; 직류 전원을 교류로 변환하여 1차 코일에 공급하기 위한 인버터; 제1 코일과 제2 코일에 교류 전압이 공급된 상태에서 제1 코일과 제2 코일에 유도되는 전압을 근거로 제1 코일과 제2 코일 중 하나 이상의 위치를 바꾸기 위한 코일 이동부; 1차 코일에서 발생하는 자기장의 전파를 제한하기 위한 차폐부; 및 1차 코일과 차폐부를 감싸는 케이스를 포함하여 구성되고, 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)이 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)으로 가능한 최대값(Vmax)에서 허용되는 범위 이내일 때, 인버터가 제1 코일 또는 제2 코일을 통해 수신 장치에 전력을 공급하고, 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)이 최대값(Vmax)에서 허용되는 범위가 아닐 때, 코일 이동부가 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)을 근거로 제1 코일과 제2 코일 중 하나 이상을 이동시키는 것을 특징으로 한다.
따라서, 수신 장치가 놓인 위치에 따라 최적인 위치로 전송 코일을 이동시켜 충전 효율을 최적화할 수 있게 된다.
또한, 수신 장치와 무선 충전기가 잘못 정렬되는 것을 막아, 오정렬로 인한 발열 위험을 방지하고 수신 장치를 충전하지 못하게 되는 상황을 미리 막고, 전력 전송 효율을 높이고, 수신 장치의 충전 시간을 줄일 수 있게 된다.
또한, 수신 장치를 충전시킬 수 있는 활동 영역을 유지하면서도 다중 코일에 포함되는 코일의 개수를 줄일 수 있게 되고, 이에 따라 무선 충전기의 가격을 낮출 수 있게 된다.
도 1은 무선 전력 전송 장치로부터 전자 기기로 전력이 무선으로 전송되는 것을 개념적으로 나타낸 것이고,
도 2는 전자기 유도 방식으로 전력을 무선으로 전송하기 위한 전송 장치의 전력 변환부의 회로 구성을 개념적으로 도시한 것이고,
도 3은 무선 전력 전송 장치와 수신 장치가 전력과 메시지를 주고받기 위한 구성을 도시한 것이고,
도 4는 무선 전력 전송 장치와 수신 장치 사이 전력 전송을 제어하기 위한 루프를 블록으로 도시한 것이고,
도 5는 종래 충전기에서 전송 코일의 다중 코일 방식으로 중첩되어 배치된 형태를 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 2개의 전송 코일이 일정 간격으로 배치된 형태를 도시한 것이고,
도 7은 도 6과 같이 배치된 2개의 전송 코일과 수신 코일의 상대 위치에 따라 각 전송 코일에 유도되는 전압을 도시한 것이고,
도 8은 일정 간격으로 배치된 2개의 전송 코일을 기준으로 수신 코일의 위치를 7 구간으로 구분한 것을 도시한 것이고,
도 9는 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치의 기능 블록을 도시한 것이고,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 전송 코일의 위치를 이동시키는 방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것이고,
도 11은 본 발명에 따른 충전기의 분해 사시도를 도시한 것이다.
이하, 무선 전력 전송 장치 및 방법에 대한 실시예를 첨부하는 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 무선 전력 전송 장치로부터 전자 기기로 전력이 무선으로 전송되는 것을 개념적으로 나타낸 것이다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 무선 전력 수신 장치 또는 전자 기기(200)가 필요로 하는 전력을 무선으로 전달하는 전력 전달 장치이거나, 무선으로 전력을 전달함으로써 전자 기기(200)의 배터리를 충전하기 위한 무선 충전 장치일 수 있고, 또는 접촉되지 않은 상태에서 전원이 필요한 전자 기기(200)에 전력을 전달하는 여러 가지 형태의 장치로 구현될 수 있다.
전자 기기(200)는 무선 전력 전송 장치(100)로부터 무선으로 전력을 수신하여 동작이 가능한 기기로, 무선으로 수신되는 전력을 이용하여 배터리를 충전할 수도 있다. 무선으로 전력을 수신하는 전자 기기는 휴대가 가능한 전자 기기, 예를 들어 스마트 폰이나 스마트 단말, 태블릿 컴퓨터, 멀티미디어 단말, 키보드, 마우스, 영상 또는 음성의 보조 장치 등의 입출력 장치, 보조 배터리 등을 포함할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)의 무선 전력 신호에 의한 전자기 유도 현상에 기초한 유도 결합 방식, 즉 무선 전력 전송 장치(100)에서 전송하는 무선 전력 신호에 의하여 전자 기기(200)에서 공진이 발생하고 공진 현상에 의하여 무선 전력 전송 장치(100)로부터 전자 기기(200)로 접촉 없이 무선으로 전력이 전달될 수 있는데, 전자기 유도 현상에 의하여 1차 코일에서 교류 전류에 의해 자기장을 변화시켜 2차 코일 쪽에 전류를 유도함으로써 전력을 전달한다.
무선 전력 전송 장치(100)의 1차 코일에 흐르는 전류의 세기가 변화하면, 그 전류에 의해 1차 코일 또는 전송 코일(primary coil, TX coil)을 통과하는 자기장이 변화하고, 변화된 자기장은 전자 기기(200) 내의 2차 코일 또는 수신 코일(secondary coil, RX coil) 측에 유도 기전력을 발생시킨다.
무선 전력 전송 장치(100) 측의 1차 코일과 전자 기기(200) 측의 수신 코일이 근접하도록 무선 전력 전송 장치(100) 및 전자 기기(200)를 배치하고, 무선 전력 전송 장치(100)가 1차 코일의 전류가 변화하도록 제어하면, 전자 기기(200)는 수신 코일에 유도된 기전력을 이용하여 배터리와 같은 부하에 전원을 공급한다.
유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율은, 무선 전력 전송 장치(100)와 전자 기기(200) 사이의 배치와 거리의 영향을 받게 되므로, 무선 전력 전송 장치(100)는 평평한 인터페이스 표면을 포함하도록 구성되고 인터페이스 표면의 하부에는 1차 코일이 장착되고, 인터페이스 표면 상부에 하나 이상의 전자 기기가 놓일 수 있다. 인터페이스 표면 하부에 장착된 1차 코일과 인터페이스 표면 상부에 위치한 수신 코일 사이 공간을 충분히 작게 함으로써 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율을 올릴 수 있다.
인터페이스 표면 상부에는 전자 기기가 놓일 위치를 지시하는 마크가 표시될 수 있는데, 인터페이스 표면 하부에 장착된 1차 코일과 수신 코일 사이의 배열이 적합하게 이루어지도록 하는 전자 기기의 위치를 지시할 수 있다. 전자 기기의 위치를 안내하기 위한 돌출 형태의 구조물이 인터페이스 표면 상부에 형성될 수도 있고, 인터페이스 표면 하부에 자석과 같은 자성체를 형성하여 전자 기기 내부에 마련된 다른 극의 자성체와의 인력에 의하여 1차 코일과 수신 코일이 잘 배열되도록 안내할 수도 있다.
도 2는 전자기 유도 방식으로 전력을 무선으로 전송하기 위한 전송 장치의 전력 변환부의 회로 구성을 개념적으로 도시한 것이다.
무선 전력 전송 장치는 크게 전원 및 인버터와 공진 회로로 구성되는 전력 변환부를 포함하여 구성될 수 있는데, 전원은 전압원이나 전류원이 될 수 있고 전력 변환부는 전원으로부터 공급되는 전력을 무선 전력 신호로 변환하여 수신 장치에 전달한다. 무선 전력 신호는 공진 특성을 갖는 자기장 또는 전자기장 형태로 형성되고, 공진 회로는 무선 전력 신호를 발생시키는 코일을 포함한다.
인버터는 스위칭 소자와 제어 회로를 통해 직류 입력을 원하는 전압과 주파수의 교류 파형으로 변환하는데, 도 2에서는 풀 브리지(Full-bridge) 인버터를 도시한 것이고, 하프 브리지 인버터 등 다른 종류의 인버터도 가능하다.
공진 회로는 자기 유도 방식으로 전력을 전송할 1차 코일(Lp)과 커패시터(Cp)를 포함하여 구성되는데, 코일과 커패시터가 전력 전송의 기본 공진 주파수를 결정한다. 1차 코일은 전류의 변화에 따라 무선 전력 신호에 해당하는 자기장을 형성하고, 평판 형태 또는 솔레노이드 형태로 구현될 수 있다.
인버터에 의해 변환된 교류 전류가 공진 회로를 구동시킴으로써 1차 코일에 자기장이 형성되는데, 인버터가 공진 회로의 공진 주파수에 가까운 주파수의 교류를 생성하여 전송 장치의 전송 효율을 높일 수 있고, 인버터를 제어함으로써 전송 장치의 전송 효율을 변경할 수 있다.
도 3은 무선 전력 전송 장치와 수신 장치가 전력과 메시지를 주고받기 위한 구성을 도시한 것이다.
전력 변환부는 수신 장치의 수신 상태와 상관없이 일방적으로 전력을 전송할 뿐이므로, 수신 장치의 상태에 맞도록 전력을 전송하기 위해서는 수신 장치로부터 수신 상태와 관련된 피드백을 받기 위한 구성이 무선 전력 전송 장치에 필요하다.
무선 전력 전송 장치(100)는 전력 변환부(110), 통신부(120), 제어부(130) 및 전원부(140)를 포함하여 구성될 수 있고, 무선 전력 수신 장치(200)는 전력 수신부(210), 통신부(220) 및 제어부(230)를 포함하여 구성될 수 있고 수신되는 전력이 공급될 부하(250)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
전력 변환부(110)는, 도 2의 인버터와 공진 회로로 구성되고, 무선 전력 신호를 형성시키기 위해 사용되는 주파수, 전압, 전류 등의 특성을 조절할 수 있는 회로를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
통신부(120)는, 전력 변환부(110)에 연결되어, 전송 장치(100)로부터 자기 유도에 따라 무선으로 전력을 수신하는 수신 장치(200)에 의하여 변조되는 무선 전력 신호를 복조하여 전력 제어 메시지를 검출할 수 있다.
제어부(130)는, 통신부(120)가 검출하는 메시지를 기초로, 전력 변환부(110)의 동작 주파수, 전압, 전류 중 하나 이상의 특성을 결정하고, 전력 변환부(110)를 제어하여 전력 변환부(110)가 메시지에 적합한 무선 전력 신호를 생성하도록 할 수 있다. 통신부(120)와 제어부(130)는 하나의 모듈로 구성될 수 있다.
전력 수신부(210)는, 전력 변환부(110)의 1차 코일에서 발생하는 자기장의 변화에 따라 유도 기전력이 발생하는 수신 코일과 커패시터로 구성되는 매칭 회로를 포함하고, 수신 코일에 흐르는 교류 전류를 정류하여 직류 전류를 출력하는 정류 회로를 포함할 수 있다.
수신 장치의 통신부(220)는, 전력 수신부(210)에 연결되고, DC에서의 저항 부하 및/또는 AC에서의 용량성 부하를 조절하는 방식으로 전력 수신부의 부하를 조절함으로써, 전송 장치와 수신 장치 사이의 무선 전력 신호를 변화시켜 전력 제어 메시지를 전송 장치에 전송할 수 있다.
수신 장치의 제어부(230)는, 수신 장치에 포함된 각 구성 요소를 제어하는데, 전력 수신부(210)의 출력을 전류 또는 전압 형태로 측정하고, 이를 근거로 통신부(220)를 제어하여 무선 전력 전송 장치(100)에 전력 제어 메시지를 전달할 수 있다. 메시지는 무선 전력 전송 장치(100)로 하여금 무선 전력 신호의 전달을 시작하거나 종료하도록 지시할 수 있고 또한 무선 전력 신호의 특성을 조절하도록 할 수 있다.
전송 장치의 전력 변환부(110)에 의하여 형성된 무선 전력 신호는 전력 수신부(210)에 의하여 수신되고, 수신 장치의 제어부(230)는 무선 전력 신호를 변조하도록 통신부(220)를 제어하는데, 제어부(230)는 통신부(220)의 리액턴스(reactance)를 변경시킴으로써 무선 전력 신호로부터 수신하는 전력량이 변하도록 하는 변조 과정을 수행할 수 있다. 무선 전력 신호로부터 수신되는 전력량이 변하면 무선 전력 신호를 형성시키는 전력 변환부(110)의 전류 및/또는 전압도 바뀌고, 무선 전력 전송 장치(100)의 통신부(120)는 전력 변환부(110)의 전류 및/또는 전압의 변경을 감지하여 복조 과정을 수행할 수 있다.
수신 장치의 제어부(230)는, 무선 전력 전송 장치(100)에게 전달하고자 하는 메시지를 포함하는 패킷을 생성하고 생성되는 패킷을 포함하도록 무선 전력 신호를 변조하고, 전송 장치의 제어부(130)는 통신부(120)를 통해 추출한 패킷을 디코딩 하여 전력 제어 메시지를 획득할 수 있는데, 수신 장치의 제어부(230)는 수신되는 파워를 조절하기 위하여 전력 수신부(210)를 통해 수신되는 전력량을 근거로 무선 전력 신호의 특성을 변경을 요청하는 메시지를 전송할 수 있다.
도 4는 무선 전력 전송 장치와 수신 장치 사이 전력 전송을 제어하기 위한 루프를 블록으로 도시한 것이다.
전송 장치(100)의 전력 변환부(110)에서 발생하는 자기장의 변화에 따라 수신 장치(200)의 전력 수신부(210)에서 전류가 유도되어 전력이 전송되고, 수신 장치의 제어부(230)는 원하는 제어 점, 즉 원하는 출력 전류 및/또는 전압을 선택하고, 전력 수신부(210)을 통해 수신되는 전력의 실제 제어 점을 결정한다.
수신 장치의 제어부(230)는 전력이 전송되는 동안 원하는 제어 점과 실제 제어 점을 이용하여 제어 에러 값을 계산하는데, 예를 들어 2개의 출력 전압 또는 전류의 차이를 제어 에러 값으로 취할 수 있다. 원하는 제어 점에 도달하기 위해 적은 전력이 요구되면, 예를 들어 마이너스 값이 되고, 원하는 제어 점에 도달하기 위해 더 많은 전력이 필요하면 플러스 값이 되도록 제어 에러 값을 결정할 수 있다. 수신 장치의 제어부(230)는 통신부(220)를 통해 전력 수신부(210)의 리액턴스를 시간에 따라 변경하는 방식으로 계산된 제어 에러 값을 포함하는 패킷을 생성하여 전송 장치(100)에 전송할 수 있다.
전송 장치의 통신부(120)는 수신 장치(200)에 의하여 변조되는 무선 전력 신호에 포함되는 패킷을 복조하여 메시지를 검출하는데, 제어 에러 값을 포함하는 제어 에러 패킷을 복조할 수 있다.
전송 장치의 제어부(130)는, 통신부(120)를 통해 추출한 제어 에러 패킷을 디코딩 하여 제어 에러 값을 얻고, 전력 변환부(110)에 실제로 흐르는 실제 전류 값과 제어 에러 값을 이용하여 수신 장치가 원하는 전력을 전송하기 위한 새로운 전류 값을 결정할 수 있다.
전송 장치의 제어부(130)는, 수신 장치로부터 제어 에러 패킷을 수신하는 과정으로부터 시스템이 안정화되면, 1차 코일에 흐르는 실제 전류 값이 새로운 전류 값이 되도록 새로운 동작 점, 즉 1차 코일에 인가되는 AC 전압의 크기, 주파수, 듀티 비 등이 새로운 값에 이르도록 전력 변환부(110)를 제어하고, 수신 장치가 추가로 제어 정보나 상태 정보를 통신할 수 있도록 새로운 동작 점을 계속 유지하도록 한다.
무선 전력 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200) 사이 상호 작용은 선택(selection), 핑(ping), 식별/구성(identification & configuration) 및 파워 전송(power transfer)을 포함하여 4가지 단계로 이루어질 수 있다. 선택 단계는 전송 장치가 인터페이스 표면 위에 놓인 대상물을 발견하기 위한 단계이고, 핑 단계는 대상물이 수신 장치를 포함하는 지 여부를 확인하는 단계이고, 식별/구성 단계는 수신 장치에 전력을 보내기 위한 준비 단계로 수신 장치로부터 적절한 정보를 수신하고 이를 근거로 수신 장치와 전력 전송 계약(Power Transfer Contract)을 체결하고, 파워 전송 단계는 전송 장치와 수신 장치의 상호 작용으로 실제로 전력을 무선으로 수신 장치에 전송하는 단계이다.
핑 단계에서는, 수신 장치(200)가 1차 코일과 수신 코일의 자속 결합 정도를 가리키는 신호 강도 패킷(Signal Strength Packet, SSP)을 공진 파형의 변조를 통해 전송 장치(100)에 전송하는데, 신호 강도 패킷(SSP)은 수신 장치에서 정류한 전압을 모니터링 하여 생성하는 메시지로서, 전송 장치(100)는 이를 수신 장치(200)로부터 수신하여 전력 전송을 위한 초기 구동 주파수를 선정하는 데 활용할 수 있다.
식별/구성 단계에서는, 수신 장치(200)의 버전, 제조사 코드, 장치 식별 정보 등을 포함하는 식별 패킷(Identification Packet), 수신 장치(200)의 최대 파워, 파워 전송 방법 등의 정보를 포함하는 구성 패킷(Configuration Packet) 등을 수신 장치(200)가 전송 장치(100)에 전송한다.
파워 전송 단계에서는, 수신 장치(200)가 전력 신호를 수신하는 동작 점과 파워 전송 계약에서 정한 동작 점과의 차이를 가리키는 제어 에러 패킷(Control Error Packet, CEP), 수신 장치(200)가 인터페이스 표면을 통해 수신하는 파워의 평균 값을 가리키는 수신 파워 패킷(Received Power Packet, RPP) 등을 수신 장치(200)가 전송 장치(100)에 전송한다.
수신 파워 패킷(RPP)은, 수신 장치의 전력 수신부(210)의 정류 전압, 부하 전류, 옵셋 전력 등을 감안한 수신 전력량 데이터로, 수신 장치(200)에 의해 전력을 수신 중에 계속하여 전송 장치(100)로 전송되고, 전송 장치(100)는 이를 수신하여 전력 제어를 위한 연산 인자로 사용한다.
전송 장치의 통신부(120)는 각각 공진 파형의 변화로부터 패킷을 추출하고, 제어부(130)는 추출되는 패킷을 디코딩 하여 메시지를 얻고 이를 기초로 전력 변환부(110)를 제어하여 수신 장치(200)가 요청하는 대로 파워 전송 특성을 바꾸면서 전력을 무선으로 전송할 수 있다.
한편, 유도 결합에 의해 전력을 무선으로 전달 방식에서 그 효율은 주파수 특성에 따른 영향은 적으나, 전송 장치(100)와 수신 장치(200) 사이의 배열과 거리의 영향을 받게 된다.
무선 전력 신호가 도달할 수 있는 영역을 두 가지로 구분할 수 있는데, 전송 장치(100)가 수신 장치(200)에 무선으로 전력을 전달할 때 높은 효율의 자기장이 통과할 수 있는 인터페이스 표면의 부분을 활동 영역이라고 할 수 있고, 전송 장치(100)가 수신 장치(200)의 존재를 감지할 수 있는 영역을 감지 영역이라 할 수 있다.
전송 장치의 제어부(130)는, 수신 장치(200)가 활동 영역 또는 감지 영역에 배치되거나 제거되었는지 여부에 대하여 감지할 수 있는데, 전력 변환부(110)에서 형성되는 무선 전력 신호를 이용하거나 별도로 구비되는 센서에 의하여 수신 장치(200)가 활동 영역 또는 감지 영역에 배치되었는지 여부를 검출할 수 있다.
예를 들어, 전송 장치의 제어부(130)는 감지 영역에 존재하는 수신 장치(200)로 인하여 무선 전력 신호가 영향을 받아 전력 변환부(110)의 무선 전력 신호를 형성하기 위한 전력의 특성이 변화하는지 여부를 모니터링 함으로써 수신 장치(200)의 존재를 검출할 수 있다. 전송 장치의 제어부(130)는 수신 장치(200)의 존재를 검출한 결과에 따라 수신 장치(200)를 식별하는 과정을 수행하거나 무선 전력 전송을 시작할 것인지 여부 등을 결정할 수 있다.
전송 장치의 전력 변환부(110)는 위치 결정부를 더 포함할 수 있는데, 위치 결정부는 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율을 높이기 위하여 1차 코일을 이동 또는 회전시킬 수 있고, 특히 수신 장치(200)가 전송장치(100)의 활동 영역 내에 존재하지 않는 경우에 사용될 수 있다.
위치 결정부는 전송 장치(100)의 1차 코일과 수신 장치(200)의 수신 코일의 중심간 거리가 일정 범위 이내가 되도록 1차 코일을 이동시키거나 1차 코일과 수신 코일의 중심이 중첩되도록 1차 코일을 이동시키는 구동부를 포함하도록 구성될 수 있다. 이를 위해 전송 장치(100)는 수신 장치(200)의 위치를 감지하기 위한 센서나 감지부를 더 구비할 수 있고, 전송 장치의 제어부(130)는 감지부의 센서로부터 수신하는 수신 장치(200)에 대한 위치 정보를 기초로 위치 결정부를 제어할 수 있다.
또는, 전송 장치의 제어부(130)는 통신부(120)를 통하여 수신 장치(200)와의 배열 또는 거리에 대한 제어 정보를 수신하고 이를 기초로 위치 결정부를 제어할 수도 있다.
또한, 전송 장치(100)는 둘 이상 복수의 1차 코일을 포함하도록 형성되어 복수의 1차 코일 중에서 수신 장치(200)의 수신 코일과 적합하게 배열되는 일부의 코일을 선택적으로 이용하여 전송 효율을 높일 수 있는데, 이 경우 위치 결정부는 복수의 1차 코일 중에서 어느 것이 전력 전달을 위하여 사용될 것인지 결정할 수 있다.
활동 영역을 통과하는 자기장을 형성시키는 단일 1차 코일 또는 하나 이상의 1차 코일들의 조합을 주요 셀(primary cell)로 지칭할 수 있는데, 전송 장치의 제어부(130)는, 수신 장치(200)의 위치를 감지하고 이를 기초로 활동 영역을 결정하고, 활동 영역에 대응되는 주요 셀을 구성하는 전송 모듈을 연결하고 해당 전송 모듈의 1차 코일과 수신 장치(200)의 수신 코일이 유도 결합될 수 있도록 제어할 수 있다.
한편, 수신 장치(200)는 스마트 폰 또는 멀티미디어 재생 단말을 포함하는 스마트 폰이나 스마트 기기와 같은 전자 기기 내에 내장되고, 전자 기기가 전송 장치(100)의 인터페이스 표면 위에 수직이나 수평 방향으로 일정하지 않은 방향이나 위치로 놓이게 되므로, 전송 장치는 넓은 활동 영역을 필요로 한다.
활동 영역을 넓히기 위하여 복수 개의 전송 코일을 사용할 경우, 전송 코일 개수만큼 구동 회로가 필요하고 복수 개의 전송 코일에 대한 제어가 복잡해지므로, 제품화할 때 전송 장치 즉 무선 충전기의 비용 증가가 발생한다. 또한, 활동 영역을 확대하기 위하여 전송 코일의 위치를 바꾸는 방식을 적용하는 경우에도 전송 코일의 위치를 옮기기 위한 이송 메커니즘을 구비해야 하므로, 부피와 무게가 커지고 제작 비용이 많아지는 문제가 있다.
위치가 고정된 하나의 1차 코일을 가지고도 활동 영역을 확장하는 방법이 있다면 효과적이지만, 단순하게 1차 코일의 크기를 키운다면 1차 코일의 단위 면적당 자속 밀도가 떨어지고 송수신 코일 사이에 자기 결합력이 약해져 기대하는 만큼 활동 영역이 증가하지도 않고 전송 효율도 떨어지게 된다.
이와 같이, 활동 영역의 확대와 전송 효율의 향상을 위하여 1차 코일의 적절한 형상과 크기를 결정하는 것이 중요하다. 둘 이상의 1차 코일을 채용하는 다중 코일 방식이 무선 전력 전송 장치의 활동 영역을 확대하는 방법으로 효과적일 수 있다.
도 5는 종래 충전기에서 전송 코일의 다중 코일 방식으로 중첩되어 배치된 형태를 도시한 것이다.
무선 충전 영역을 넓히기 위해 여러 개의 전송 코일을 배치하는데, 무선 충전 영역에 놓인 수신 장치가 전력을 수신하지 못하는 데드존(Dead zone)이 없애고 활동 영역을 넓게 확보하기 위해, 종래에는 도 5와 같이, 예를 들어 3개의 전송 코일을 가로 방향으로 나열하고, 가운데 위치한 제2 전송 코일의 왼쪽 외곽과 오른쪽 외곽이 각각 왼쪽에 위치한 제1 전송 코일과 오른쪽에 위치한 제3 전송 코일의 외곽과 겹치도록 배치한다.
도 5에서 무선 전력 전송 장치의 위쪽에 전력 수신 장치의 수신 코일(Rx Coil)이 놓이기 때문에, 바깥 쪽에 배치된 제1 전송 코일과 제3 전송 코일을 아래에 배치하고, 가운데에 배치된 제2 전송 코일을 그 위에 배치하여, 제2 전송 코일이 수신 코일과 가장 가깝게 되도록 한다.
도 5의 다중 코일 또는 멀티 코일을 구성하는 제1 내지 제3 전송 코일을 PCB (Printed Circuit Board) 제조 공정으로 제조할 수 있다. 특히 다층 PCB 제조 공정을 적용하는 경우, 순차 적층되는 다중 코일의 각 레이어마다, 회로 인쇄, 에칭, 레지스트 박리, 절연층 적층, 비아 홀 가공의 공정을 수행하여 해당 레이어의 와이어를 형성하고, 접착제를 이용하여 각 레이어를 적층할 수 있다.
하지만, PCB 방식으로 제조된 복수 개의 PCB 전송 코일을 일부가 서로 겹치도록 배치하여 다중 코일을 구성할 때, 복수 개의 PCB 전송 코일을 가로 방향과 세로 방향으로 정렬하고 중첩하는 위치를 일정하게 하기 위해 세밀한 공정이 필요하고 또한 공정이 많아져 다중 코일을 제조하는 비용이 상승하게 된다.
또한, 다양한 크기의 스마트 단말기에 무선 전력 수신 모듈이 장착될 때 전력 수신 모듈의 위치가 일정하지 않을 수 있고, 이에 따라 스마트 단말기를 충전할 때 무선 전력 전송 장치의 중심에 위치하지 않는 경우가 발생한다.
본 발명은, 이러한 점을 고려하여, 다중 코일을 2개의 전송 코일로 구성하되, 2개의 구성하는 복수 개의 전송 코일을 서로 겹치지 않게 배치하고, 2개의 복수 개의 전송 코일을 이동시킬 수 있는 이동 수단을 마련하고, 2개의 복수 개의 전송 코일에 유기되는 유도 전압을 근거로 전송 코일을 이동시켜 수신 코일에 정렬시켜 충전 효율을 최적화하고 활동 영역을 확대할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 2개의 전송 코일이 일정 간격으로 배치된 형태를 도시한 것으로, 도 6에서는 2개의 전송 코일이 나란히 배치되는 예를 도시하지만, 본 발명에 따른 다중 코일은 이에 한정되지 않고, 3개 이상 복수 개의 전송 코일이 서로 중첩되지 않고 일정한 간격으로 배치될 수 있다. 이하에서는 2개의 전송 코일이 배치되는 예를 중심으로 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 전송 코일은 2개의 전송 코일로 구성되고, 도 6과 같이 2개의 전송 코일(CoilA, CoilB)이 서로 중첩하지 않고 일정한 간격으로 배치될 수 있다. 2개의 전송 코일은 코일 이동부(미도시)를 통해 그 위치를 변경할 수 있다.
코일 이동부는 2개의 전송 코일이 나열된 제1 방향으로 2개의 전송 코일을 동시에 이동시킬 수 있다. 또는 코일 이동부는 제1 방향뿐만 아니라 제1 방향과 수직인 제2 방향으로도 2개의 전송 코일을 동시에 이동시킬 수 있다.
또는, 코일 이동부는 2개의 전송 코일을 독립적으로 제1 방향 및/또는 제2 방향으로 이동시킬 수도 있다.
CoilA와 CoilB의 위치를 보정할 때, 코일 이동부는 CoilA와 CoilB에 일정한 교류 전압을 공급한 상태에서 CoilA와 CoilB에서 발생하는 유도 전압을 근거로 CoilA와 CoilB의 위치를 보정할 수 있다.
도 7은 도 6과 같이 배치된 2개의 전송 코일과 수신 코일의 상대 위치에 따라 각 전송 코일에 유도되는 전압을 도시한 것이고, 도 8은 일정 간격으로 배치된 2개의 전송 코일을 기준으로 수신 코일의 위치를 7 구간으로 구분한 것을 도시한 것이다.
일반적으로 무선 전력 수신 장치에 포함된 수신 코일(또는 2차 코일)이 전송 코일의 중앙에 위치할 때 전송 코일에 유도되는 유도 전압이 가장 크고 수신 코일이 전송 코일의 중앙으로부터 좌우로 벗어날수록 전송 코일에 유도되는 유도 전압이 점점 작아진다.
도 7에 도시한 것과 같이, 수신 코일(Rx Coil)이 제1 전송 코일인 CoilA의 중앙에 위치할 때, 제1 전송 코일(CoilA)에 인가한 교류 전압에 따른 제1 전송 코일(CoilA)과 수신 코일(Rx Coil)의 상호 작용에 의해 제1 전송 코일(CoilA)에 유도되는 유도 전압(V_CoilA)이 가장 큰 최대값(Vmax)이 된다.
마찬가지로, 도 7에 도시한 것과 같이, 수신 코일(Rx Coil)이 제2 전송 코일인 CoilB의 중앙에 위치할 때, 제2 전송 코일(CoilB)에 인가한 교류 전압에 따른 제2 전송 코일(CoilB)과 수신 코일(Rx Coil)의 상호 작용에 의해 제2 전송 코일(CoilB)에 유도되는 유도 전압(V_CoilB)이 가장 큰 최대값(Vmax)이 된다.
수신 코일(Rx Coil)이 제1 전송 코일(CoilA)이나 제2 전송 코일(CoilB)의 중앙으로부터 멀어질수록 제1 전송 코일(CoilA)나 제2 전송 코일(CoilB)에 유도되는 유도 전압(V_CoilA, V_CoilB)이 Vmax보다 작아진다.
수신 코일(Rx Coil)에 가장 높은 효율로 전력을 공급하기 위해서는, 수신 코일(Rx Coil)이 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB) 중 어느 하나의 중앙에 위치해야 한다.
수신 코일을 2개의 전송 코일 중 어느 하나의 중앙에서 전력 전송 동작을 수행하기 위하여, 수신 코일이 도 8에 구분한 2개의 전송 코일 기준 각 위치에 있을 때 전송 코일의 이동 동작을 설명한다. 전송 코일을 이동시키기 위한 근거는, 제1 전송 코일(CoilA)나 제2 전송 코일(CoilB)에 유도되는 유도 전압(V_CoilA, V_CoilB) 및 두 유도 전압의 차이 값(Vdiff=|V_CoilA-V_CoilB|)이다.
이 때 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB)의 직경을 R로 하고, 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB) 사이 간격을 d로 가정한다.
먼저, 제1 전송 코일(CoilA)나 제2 전송 코일(CoilB)에 유도되는 전압 차이 값Vdiff가 유도 전압이 가질 수 있는 최대값인 Vmax에서 소정의 허용되는 범위() 이내가 되어 Vdiff > (Vmax )을 만족하는 경우를 생각한다.
이 경우는, 도 8에서 수신 코일이 ii와 vi 위치에 있을 때, 즉 수신 코일이 제1 전송 코일(CoilA) 또는 제2 전송 코일(CoilB)의 중앙에 있을 때에 해당하므로, 두 수신 코일의 위치를 변경할 필요가 없다고 판단할 수 있다.
다음으로, 전압 차이 값 Vdiff가 제1 전송 코일(CoilA) 또는 제2 전송 코일(CoilB)에 유도되는 유도 전압(V_CoilA 또는 V_CoilB)이 가장 작은 최소값(Vmin)보다 작아 Vdiff < Vmin을 만족하는 경우를 생각한다.
이 경우는, 도 8에서 수신 코일이 iv 위치에 있을 때, 즉 수신 코일의 중심이 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB)이 이격된 위치에 있을 때에 해당한다. 이 경우, 전력 전송 효율이 매우 낮기 때문에, 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB) 중 하나 이상을 이동시켜야 하고, 이동으로 인해 제1 유도 전압(V_CoilA)과 제2 유도 전압(V_CoilB) 중 더 큰 값을 갖게 되는 방향으로 (R+d)/2만큼 이동시키되 Vdiff > (Vmax )을 만족할 때까지 이동시킬 수 있다.
다음으로, 전압 차이 값 Vdiff가 최소값(Vmin)보다 크고 최대값(Vmax)보다 작아 Vmin < Vdiff < Vmax를 만족하는 경우를 생각하는데, 정확하게는 Vmin < Vdiff < (Vmax )를 만족하는 경우이다. 이 경우는, 도 8에서 수신 코일이 iii 또는 v 위치에 있을 때, 즉 수신 코일이 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB) 사이에 있되 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB) 중 어느 한쪽에 치우쳐 있을 때에 해당한다.
이 경우, 제1 유도 전압(V_CoilA)과 제1 유도 전압(V_CoilA) 중 더 큰 값을 갖는 방향으로 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB) 중 하나 이상을 (R+d)/2보다 짧은 거리를 이동시키되, Vdiff > (Vmax )을 만족할 때까지 이동시킬 수 있다. 이때 도 7의 위치에 따른 유도 전압 그래프가 2개의 직선으로 이루어지는 것으로 가정하면, 이동 거리는 (Vmax-Vdiff)/(Vmax-Vmin)*R/2로 근사화할 수 있다.
이때 Vdiff는 제1 유도 전압(V_CoilA)과 제1 유도 전압(V_CoilA) 중 더 큰 값과 거의 같기 때문에, iii 위치에서는 이동 거리를 (Vmax-V_CoilA)/(Vmax-Vmin)*R/2로 근사화할 수 있고, v 위치에서는 이동 거리를 (Vmax-V_CoilB)/(Vmax-Vmin)*R/2로 근사화할 수 있다.
다음으로, 제1 유도 전압(V_CoilA)이 Vmin보다 크고 Vmax보다 작고 제2 유도 전압(V_CoilB)이 Vmin 부근일 때로, 수신 코일이 제2 전송 코일(CoilB)에서 먼 제1 전송 코일(CoilA) 쪽에 있어서 도 8에서 i에 해당하는 경우다.
이 경우, 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB)을 제2 전송 코일(CoilB) 쪽으로 이동시키되, Vdiff > (Vmax )을 만족할 때까지 이동시킬 수 있다. 이때 이동 거리는 (Vmax-V_CoilA)/(Vmax-Vmin)*R/2로 근사화할 수 있다.
비슷하게, 제2 유도 전압(V_CoilB)이 Vmin보다 크고 Vmax보다 작고 제1 유도 전압(V_CoilA)이 Vmin 부근일 때로, 수신 코일이 제1 전송 코일(CoilA)에서 먼 제2 전송 코일(CoilB) 쪽에 있어서 도 8에서 vii에 해당하는 경우다. 이 경우, 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB)을 제1 전송 코일(CoilA) 쪽으로 이동시키되, Vdiff > (Vmax )을 만족할 때까지 이동시킬 수 있다. 이때 이동 거리는 (Vmax-V_CoilB)/(Vmax-Vmin)*R/2로 근사화할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치의 기능 블록을 도시한 것이다.
도 9의 전송 장치(100)는, 전력 변환부(110), 통신부(120), 제어부(130), 전원부(140) 및 코일 이동부(150)를 포함하여 구성될 수 있다.
수신 장치(200)와 무선 전력 전송을 위한 구성인 통신부(120)와 전원부(140)의 기능은 도 3을 참조로 설명한 것과 비슷하므로 설명을 생략한다.
전력 변환부(110)는 공진 회로(111), 전압 센서(112) 및 인버터(113)를 포함하여 구성될 수 있는데, 공진 회로(111)와 인버터(113)의 기능도 도 2를 참조로 설명한 것과 같기 때문에 설명을 생략한다.
공진 회로(111)는 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한 전송 코일(115)을 포함하여 구성될 수 있는데, 전송 코일(115)은 동일한 모양의 코일을 소정 간격으로 이격시킨 복수 개의 코일로 구성될 수 있다.
전압 센서(112)는, 공진 회로(111)와 인버터(113) 사이 또는 공진 회로(111) 내부에서 커패시터와 코일 사이에 마련되어, 공진 회로(111)의 출력 전압을 측정한다. 전압 센서(112)는 전송 코일(115)을 구성하는 각 코일에 연결되어 각 코일의 출력 전압 또는 유도 전압을 측정할 수 있다.
코일 이동부(150)는 전송 코일(115)의 위치를 변경할 수 있는데, 전송 코일(115)을 구성하는 둘 이상의 코일을 개별적으로 이동시키거나 또는 둘 이상의 코일을 동시에 이동시킬 수 있다. 또한, 둘 이상의 코일이 나열된 제1 방향으로 전송 코일(115)을 이동시키거나 추가로 제1 방향과 수직인 제2 방향으로도 전송 코일(115)을 이동시킬 수 있다.
제어부(130)는, 활동 영역에 수신 장치(200)가 놓여 수신 장치(200)가 검출되면, 인버터(113)를 제어하여 전송 코일(115)의 둘 이상의 코일에 소정의 교류 전압을 공급하고, 전압 센서(112)를 통해 각 코일에 유도되는 유도 전압을 검출할 수 있다.
제어부(130)는, 두 코일에서 유도되는 유도 전압 및/또는 유도 전압의 차이를 근거로 수신 코일과 전송 코일(115)의 위치를 판단하고, 수신 장치(200)의 수신 코일이 전송 코일(115)에 포함된 하나의 코일 중심에 정렬된 것으로 판단되면 수신 장치(200)에 전력을 공급하는 충전 동작을 수행하고, 그렇지 않은 것으로 판단되면 전송 코일(115)의 이동 거리와 이동 방향을 계산하고, 코일 이동부(150)를 제어하여 전송 코일(115)을 이동시켜 전송 코일(115)에 포함된 하나의 코일 중심에 수신 코일이 정렬하도록 할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 전송 코일의 위치를 이동시키는 방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것이다.
본 발명에 따른 전송 코일을 포함하는 무선 전력 전송 장치 또는 충전기는 무선 전력 수신 장치와 상호 작용 중 선택(selection)과 핑(ping) 과정에 인터페이스 표면 위에 수신 장치가 놓인 것을 인지하면, 전송 코일, 즉 서로 겹치지 않고 나란히 배치된 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB)에 교류 전압을 인가한다(S10).
무선 전력 전송 장치는 교류 전압을 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB)에 인가한 상태에서 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB)에 유도되는 제1 유도 전압(V_CoilA)과 제2 유도 전압(V_CoilB)을 측정하고 그 전압 차이(Vdiff)를 계산한다(S20).
무선 전력 전송 장치는 전압 차이(Vdiff)가 유도 전압이 가질 수 있는 최대값인 Vmax에서 소정의 허용되는 범위() 이내에 있는지(|Vdiff| > (Vmax )) 확인하고(S30), 해당 범위에 있으면 수신 코일이 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB) 중 어느 하나의 중심에 위치한다고 판단하여 충전 동작을 수행하고(S30에서 YES), 그렇지 않으면(S30에서 NO) 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB)을 이동시키는 동작을 수행한다.
무선 전력 전송 장치는, |Vdiff| > (Vmax ) 조건이 충족되면(S30에서 YES), 인터페이스 표면 위에 놓인 수신 장치에 전력을 무선으로 보내는 충전 동작을 수행하고(S40), 수신 장치에 포함된 배터리의 충전이 완료될 때까지 충전을 계속한다(S60).
무선 전력 전송 장치는, 인터페이스 표면 위에 놓인 수신 장치를 충전하는 충전 동작을 수행하는 도중, 수신 장치로부터 수신되는 메시지를 근거로 충전 효율이 소정 기준 값보다 낮아지는지 여부를 판단하는데(S50), 충전 효율이 기준 값보다 낮으면(S50에서 NO) S10 단계로 이동하고, 그렇지 않고 충전 효율이 기준 값보다 높으면(S50에서 NO) 충전이 완료될 때까지 충전 동작을 계속한다(S40, S60).
무선 전력 전송 장치는, |Vdiff| > (Vmax ) 조건이 충족되지 않으면(S30에서 NO), 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB)을 이동시킬 거리를 계산하고(S70), 계산된 거리만큼 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB) 중 하나 또는 둘 다를 이동시킬 수 있다(S80).
제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB)의 이동 거리는 도 7과 도 8을 참조하여 앞서 설명하였듯이, 제1 유도 전압(V_CoilA)과 제2 유도 전압(V_CoilB)의 차이 값인 Vdiff, 제1 유도 전압(V_CoilA)(또는 제2 유도 전압(V_CoilB))의 최대값과 최소값인 Vmax와 Vmin, 제1 전송 코일(CoilA)(또는 제2 전송 코일(CoilB))의 직경 R 및 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB) 사이 간격 d의 전부 또는 일부를 이용하여 표현할 수 있다.
수신 코일이 도 8에서 i 위치에 있을 때, 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB)의 이동 거리는 (Vmax-V_CoilA)/(Vmax-Vmin)*R/2로 계산할 수 있고, 이동 방향은 제2 전송 코일(CoilB)을 향하는 방향이다.
수신 코일이 도 8에서 iii 위치에 있을 때는, 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB)의 이동 거리는 (Vmax-Vdiff)/(Vmax-Vmin)*R/2(또는 (Vmax-V_CoilA)/(Vmax-Vmin)*R/2)로 계산할 수 있고, 이동 방향은 제2 전송 코일(CoilB)을 향하는 방향이다.
수신 코일이 도 8에서 iv 위치에 있을 때는, 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB)의 이동 거리는 (R+d)/2로 계산할 수 있고, 이동 방향은 이동으로 인해 제1 유도 전압(V_CoilA)과 제2 유도 전압(V_CoilB) 중 더 큰 값을 갖게 되는 방향으로, 제1 유도 전압(V_CoilA)이 제2 유도 전압(V_CoilB)보다 크면 제2 전송 코일(CoilB)을 향하는 방향이고 제1 유도 전압(V_CoilA)이 제2 유도 전압(V_CoilB)보다 작으면 제1 전송 코일(CoilA)을 향하는 방향이다.
수신 코일이 도 8에서 v 위치에 있을 때는, 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB)의 이동 거리는 (Vmax-Vdiff)/(Vmax-Vmin)*R/2(또는 (Vmax-V_CoilB)/(Vmax-Vmin)*R/2)로 계산할 수 있고, 이동 방향은 제1 전송 코일(CoilA)을 향하는 방향이다.
수신 코일이 도 8에서 vii 위치에 있을 때, 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB)의 이동 거리는 (Vmax-V_CoilB)/(Vmax-Vmin)*R/2로 계산할 수 있고, 이동 방향은 제1 전송 코일(CoilA)을 향하는 방향이다.
무선 전력 전송 장치는, 전송 코일을 이동시킨 후 다시 S10 단계 내지 S30 단계를 다시 수행하여, 수신 코일이 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB) 중 어느 하나의 중심에 있는지 확인하고, 수신 코일이 제1 전송 코일(CoilA)과 제2 전송 코일(CoilB) 중 어느 하나의 중심에 놓일 때 S40 단계 내지 S60 단계에 따라 충전 동작을 수행하고, 그렇지 않을 때 S70 단계와 S80 단계를 수행하여 전송 코일의 이동 거리를 계산하고 전송 코일을 이동시킨다.
도 11은 본 발명에 따른 충전기의 분해 사시도를 도시한 것이다.
도 11의 전송 장치 또는 충전기(100)는, 유도 전력을 제공하는 무선 전력 전송 장치를 포함하고, 상면에 충전 대상인 수신 장치를 포함하는 전자 기기가 놓이고 동작 영역을 갖는 안착 면이 형성될 수 있고, 안착 면에 전자 기기가 놓이면 충전기가 이를 감지하여 무선 충전을 시작할 수 있다.
충전기(100)는 전면 케이스(161)와 후면 케이스(162) 사이에 전송 장치의 공진 회로(111)를 구성하는 전송 코일(115)이 장착될 수 있는데, 전송 코일(115)은 소정 간격으로 이격된 둘 이상의 PCB 코일로 구성되는 멀티 코일일 수 있다.
코일 이동부(150)가 전송 코일(115)과 연결되어, 전송 코일(115)을 구성하는 각 코일을 독립적으로 또는 각 코일을 동시에 이동시킬 수 있는데, 도 10에서 2개의 코일이 나열되는 제1 방향으로 전송 코일(115)을 이동시키고 추가로 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 전송 코일(115)을 이동시킬 수도 있다. 코일 이동부(150)에 의해 전송 코일(115)을 적은 개수의 코일로 멀티 코일을 구성하더라도 충전기의 활동 영역을 넓힐 수 있고, 또한 전송 코일과 수신 코일을 잘 정렬시켜 충전 효율을 높일 수 있다.
전송 코일(115) 아래에 차폐부(170)가 형성될 수 있다. 즉, 차폐부(170)는, 충전기(100)의 후면 케이스(162)와 전송 코일(115)의 사이에 형성될 수 있고, 전송 코일(115)의 외곽을 기준으로 적어도 일부가 초과하도록 형성될 수 있다.
차폐부(170)는, 전송 코일(115)의 동작에 의해 회로 기판(미도시)에 장착되어 전송 장치의 인버터(113), 통신부(120) 및 제어부(130)를 구성하는 마이크로 프로세서, 메모리 등의 소자가 전자기적인 영향을 받거나 회로 기판에 장착된 소자들의 동작에 의해 전송 코일(115)이 전자기적인 영향을 받는 것을 방지할 수 있는데, 도금이 필요 없는 스테인레스나 티타늄 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 전송 코일(115)과 회로 기판(미도시) 사이에 페라이트 시트(미도시)가 마련되어, 전송 코일(115)이나 회로 기판에서 발생하는 와전류(Eddy current) 등의 전자파 장애가 다른 부품에 영향을 미치지 않도록 할 수 있다.
충전기(100)는, 전송 코일을 포함하는 전력 변환부, 통신부, 제어부, 전원부 등이 하나의 몸체에 구비되는 구조로 형성되거나 또는 전송 코일과 차폐부(170)가 장착되는 제1 몸체 및 제1 몸체와 연결되어 전송 코일의 동작을 제어하기 위한 변환부, 통신부, 제어부, 전원부 등을 포함하는 제2 몸체로 분리되어 구성될 수 있다.
또한, 충전기(100)의 몸체에는 디스플레이나 스피커와 같은 출력부(150), 사용자 입력부, 전원을 공급하기 위한 소켓이나 외부 기기가 결합되는 인터페이스 등이 배치될 수 있다. 수신 장치의 정렬 여부를 표시하도록 디스플레이가 전면 케이스(161)의 상면에 형성될 수 있고, 사용자 입력부와 소켓 등은 몸체 측면에 배치될 수 있다.
이 명세서에 기재된 무선 전력 전송 장치 및 방법은 아래와 같이 설명될 수 있다.
일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는, 이격되어 배치되는 제1 코일과 제2 코일을 포함하여 수신 장치의 2차 코일에 전력을 전송하기 위한 1차 코일; 직류 전원을 교류로 변환하여 1차 코일에 공급하기 위한 인버터; 1차 코일의 전압을 검출하기 위한 센서; 1차 코일의 위치를 바꾸기 위한 코일 이동부; 및 인버터를 제어하여 제1 코일과 제2 코일에 교류 전압을 공급한 상태에서 센서를 통해 제1 코일과 제2 코일에 유도되는 전압을 각각 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)으로 검출하고, 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)을 근거로 코일 이동부를 제어하여 제1 코일과 제2 코일 중 하나 이상의 위치를 바꾸기 위한 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 제어부는, 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)이 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)으로 가능한 최대값(Vmax)에서 허용되는 범위 이내일 때, 인터버를 제어하여 제1 코일 또는 제2 코일을 통해 수신 장치에 전력을 공급하는 충전 동작을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부는, 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)이 최대값(Vmax)에서 허용되는 범위가 아닐 때, 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)을 근거로 1차 코일의 이동 거리와 이동 방향을 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부는, 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)의 차이(Vdiff)가 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)으로 가능한 최소값(Vmin)보다 작을 때, 코일 이동부를 제어하여 제1 코일 또는 제2 코일을 제1 코일 또는 제2 코일의 직경(R)과 제1 코일과 제2 코일의 이격 거리(d)의 평균인 (R+d)/2만큼 이동시킬 수 있다.
일 실시예에서, 제어부는, 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)의 차이(Vdiff)가 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)으로 가능한 최소값(Vmin)보다 크고 최대값(Vmax)보다 작고 제1 코일 또는 제2 코일의 직경을 R이라 할 때, 코일 이동부를 제어하여 제1 코일 또는 제2 코일을 (Vmax-Vdiff)/(Vmax-Vmin)*R/2만큼 이동시킬 수 있다.
일 실시예에서, 제어부는, 제1 전압(V1)이 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)으로 가능한 최소값(Vmin)보다 크고 최대값(Vmax)보다 작고 제2 전압(V2)이 최소값(Vmin)과 소정의 허용 범위 이내이고 제1 코일 또는 제2 코일의 직경을 R이라 할 때, 코일 이동부를 제어하여 제1 코일 또는 제2 코일을 (Vmax-V1)/(Vmax-Vmin)*R/2만큼 이동시킬 수 있다.
일 실시예에서, 제어부는, 제2 전압(V2)이 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)으로 가능한 최소값(Vmin)보다 크고 최대값(Vmax)보다 작고 제1 전압(V1)이 최소값(Vmin)과 소정의 허용 범위 이내이고 제1 코일 또는 제2 코일의 직경을 R이라 할 때, 코일 이동부를 제어하여 제1 코일 또는 제2 코일을 (Vmax-V2)/(Vmax-Vmin)*R/2만큼 이동시킬 수 있다.
다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법은, 이격되어 배치되는 제1 코일과 제2 코일에 교류 전압을 공급하는 단계; 제1 코일과 제2 코일에 유도되는 전압을 각각 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)으로 검출하는 단계; 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)을 근거로 제1 코일과 제2 코일 중 하나 이상의 위치를 바꾸는 단계; 및 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)이 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)으로 가능한 최대값(Vmax)에서 허용되는 범위 이내일 때, 제1 코일 또는 제2 코일을 통해 수신 장치에 전력을 공급하는 충전 동작을 수행하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 바꾸는 단계는, 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)이 최대값(Vmax)에서 허용되는 범위가 아닐 때, 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)을 근거로 제1 코일과 제2 코일 중 하나 이상의 이동 거리와 이동 방향을 결정하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는, 이격되어 배치되는 제1 코일과 제2 코일을 포함하여 수신 장치의 2차 코일에 전력을 전송하기 위한 1차 코일; 직류 전원을 교류로 변환하여 1차 코일에 공급하기 위한 인버터; 제1 코일과 제2 코일에 교류 전압이 공급된 상태에서 제1 코일과 제2 코일에 유도되는 전압을 근거로 제1 코일과 제2 코일 중 하나 이상의 위치를 바꾸기 위한 코일 이동부; 1차 코일에서 발생하는 자기장의 전파를 제한하기 위한 차폐부; 및 1차 코일과 차폐부를 감싸는 케이스를 포함하여 구성되고, 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)이 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)으로 가능한 최대값(Vmax)에서 허용되는 범위 이내일 때, 인버터가 제1 코일 또는 제2 코일을 통해 수신 장치에 전력을 공급하고, 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)이 최대값(Vmax)에서 허용되는 범위가 아닐 때, 코일 이동부가 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)을 근거로 제1 코일과 제2 코일 중 하나 이상을 이동시킬 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 무선 전력 전송 장치 110: 전력 변환부
111: 공진 회로 112: 전압 센서
113: 인버터 115: 코일
120: 통신부 130: 제어부
140: 전원부 150: 코일 이동부
161: 전면 케이스 162: 후면 케이스
170: 차폐부 200: 무선 전력 수신 장치
210: 전력 수신부 220: 통신부
230: 제어부 250: 충전부

Claims (10)

  1. 이격되어 배치되는 제1 코일과 제2 코일을 포함하여 수신 장치의 2차 코일에 전력을 전송하기 위한 1차 코일;
    직류 전원을 교류로 변환하여 상기 1차 코일에 공급하기 위한 인버터;
    상기 1차 코일의 전압을 검출하기 위한 센서;
    상기 1차 코일의 위치를 바꾸기 위한 코일 이동부; 및
    상기 인버터를 제어하여 상기 제1 코일과 제2 코일에 교류 전압을 공급한 상태에서 상기 센서를 통해 상기 제1 코일과 제2 코일에 유도되는 전압을 각각 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)으로 검출하고, 상기 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)을 근거로 상기 코일 이동부를 제어하여 상기 제1 코일과 제2 코일 중 하나 이상의 위치를 바꾸기 위한 제어부를 포함하여 구성되는 무선 전력 전송 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)이 상기 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)으로 가능한 최대값(Vmax)에서 허용되는 범위 이내일 때, 상기 인터버를 제어하여 상기 제1 코일 또는 제2 코일을 통해 상기 수신 장치에 전력을 공급하는 충전 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)이 상기 최대값(Vmax)에서 허용되는 범위가 아닐 때, 상기 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)을 근거로 상기 1차 코일의 이동 거리와 이동 방향을 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)의 차이(Vdiff)가 상기 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)으로 가능한 최소값(Vmin)보다 작을 때, 상기 코일 이동부를 제어하여 상기 제1 코일 또는 제2 코일을 상기 제1 코일 또는 제2 코일의 직경(R)과 상기 제1 코일과 제2 코일의 이격 거리(d)의 평균인 (R+d)/2만큼 이동시키는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)의 차이(Vdiff)가 상기 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)으로 가능한 최소값(Vmin)보다 크고 상기 최대값(Vmax)보다 작고 상기 제1 코일 또는 제2 코일의 직경을 R이라 할 때, 상기 코일 이동부를 제어하여 상기 제1 코일 또는 제2 코일을 (Vmax-Vdiff)/(Vmax-Vmin)*R/2만큼 이동시키는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 전압(V1)이 상기 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)으로 가능한 최소값(Vmin)보다 크고 상기 최대값(Vmax)보다 작고 상기 제2 전압(V2)이 상기 최소값(Vmin)과 소정의 허용 범위 이내이고 상기 제1 코일 또는 제2 코일의 직경을 R이라 할 때, 상기 코일 이동부를 제어하여 상기 제1 코일 또는 제2 코일을 (Vmax-V1)/(Vmax-Vmin)*R/2만큼 이동시키는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제2 전압(V2)이 상기 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)으로 가능한 최소값(Vmin)보다 크고 상기 최대값(Vmax)보다 작고 상기 제1 전압(V1)이 상기 최소값(Vmin)과 소정의 허용 범위 이내이고 상기 제1 코일 또는 제2 코일의 직경을 R이라 할 때, 상기 코일 이동부를 제어하여 상기 제1 코일 또는 제2 코일을 (Vmax-V2)/(Vmax-Vmin)*R/2만큼 이동시키는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  8. 이격되어 배치되는 제1 코일과 제2 코일에 교류 전압을 공급하는 단계;
    상기 제1 코일과 제2 코일에 유도되는 전압을 각각 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)으로 검출하는 단계;
    상기 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)을 근거로 상기 제1 코일과 제2 코일 중 하나 이상의 위치를 바꾸는 단계; 및
    상기 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)이 상기 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)으로 가능한 최대값(Vmax)에서 허용되는 범위 이내일 때, 상기 제1 코일 또는 제2 코일을 통해 수신 장치에 전력을 공급하는 충전 동작을 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 무선 전력 전송 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 바꾸는 단계는, 상기 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)이 상기 최대값(Vmax)에서 허용되는 범위가 아닐 때, 상기 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)을 근거로 상기 제1 코일과 제2 코일 중 하나 이상의 이동 거리와 이동 방향을 결정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
  10. 이격되어 배치되는 제1 코일과 제2 코일을 포함하여 수신 장치의 2차 코일에 전력을 전송하기 위한 1차 코일;
    직류 전원을 교류로 변환하여 상기 1차 코일에 공급하기 위한 인버터;
    상기 제1 코일과 제2 코일에 교류 전압이 공급된 상태에서 상기 제1 코일과 제2 코일에 유도되는 전압을 근거로 상기 제1 코일과 제2 코일 중 하나 이상의 위치를 바꾸기 위한 코일 이동부;
    상기 1차 코일에서 발생하는 자기장의 전파를 제한하기 위한 차폐부; 및
    상기 1차 코일과 차폐부를 감싸는 케이스를 포함하여 구성되고,
    상기 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)이 상기 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)으로 가능한 최대값(Vmax)에서 허용되는 범위 이내일 때, 상기 인버터가 상기 제1 코일 또는 제2 코일을 통해 상기 수신 장치에 전력을 공급하고,
    상기 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)이 상기 최대값(Vmax)에서 허용되는 범위가 아닐 때, 상기 코일 이동부가 상기 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)을 근거로 상기 제1 코일과 제2 코일 중 하나 이상을 이동시키는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
KR1020200175510A 2020-12-15 2020-12-15 무선 전력 전송 장치 및 방법 KR20220085442A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200175510A KR20220085442A (ko) 2020-12-15 2020-12-15 무선 전력 전송 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200175510A KR20220085442A (ko) 2020-12-15 2020-12-15 무선 전력 전송 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220085442A true KR20220085442A (ko) 2022-06-22

Family

ID=82216476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200175510A KR20220085442A (ko) 2020-12-15 2020-12-15 무선 전력 전송 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220085442A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116631757A (zh) * 2023-05-24 2023-08-22 广东工业大学 一种发射线圈堆叠方式及其控制电路与协同控制方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116631757A (zh) * 2023-05-24 2023-08-22 广东工业大学 一种发射线圈堆叠方式及其控制电路与协同控制方法
CN116631757B (zh) * 2023-05-24 2023-11-17 广东工业大学 一种发射线圈堆叠方式及其控制电路与协同控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6591851B2 (ja) 無線電力転送装置及び方法
US20190371515A1 (en) Multiple coils for transmitting power wirelessly
KR102145497B1 (ko) 무선 전력 전송 방법 및 장치
JP7348741B2 (ja) 無線で電力を伝送する装置と方法
US20150349545A1 (en) Apparatus for wirelessly transmitting power
KR20220085442A (ko) 무선 전력 전송 장치 및 방법
US11936215B2 (en) Apparatus and method for transmitting power wirelessly
US20230238836A1 (en) Apparatus and method for transmitting power wirelessly
KR102565136B1 (ko) 무선 전력 송수신용 코일
KR20220117683A (ko) 무선 전력 전송 장치 및 방법
KR20220105002A (ko) 무선 전력 전송 장치 및 방법
KR20210112529A (ko) 전력 중계 장치
KR20220123938A (ko) 무선 전력 전송용 멀티 코일
KR20210100878A (ko) 무선 전력 전송 장치 및 방법
KR20190138534A (ko) 무선 전력 송수신용 코일
KR20210100876A (ko) 무선 전력 전송 장치 및 방법
KR102644215B1 (ko) 무선 전력 전송 장치 및 방법
KR20240139525A (ko) 무선 전력 전송 장치
KR20240139526A (ko) 무선 전력 전송 장치
KR20210058360A (ko) 무선 전력 전송 장치 및 방법
KR20230032508A (ko) 컵 홀더에 내장된 무선 충전기
KR20220102869A (ko) 무선 전력 수신 장치 및 방법
KR20240018857A (ko) 무선 전력 전송 장치 및 방법
KR20220085444A (ko) 무선 전력 전송 장치 및 이의 알람 생성 방법
KR20180085476A (ko) 무선 전력 전송 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination