KR20230166873A - 무선전력수신장치 및 이를 포함한 무선전력송수신시스템 - Google Patents

무선전력수신장치 및 이를 포함한 무선전력송수신시스템 Download PDF

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KR20230166873A
KR20230166873A KR1020230009244A KR20230009244A KR20230166873A KR 20230166873 A KR20230166873 A KR 20230166873A KR 1020230009244 A KR1020230009244 A KR 1020230009244A KR 20230009244 A KR20230009244 A KR 20230009244A KR 20230166873 A KR20230166873 A KR 20230166873A
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이병호
강경수
함샘
이상리
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Abstract

본 발명은, 무선전력송신장치로부터 무선전력신호를 수신하는 수신코일, 상기 무선전력신호를 정류하는 정류부, 상기 정류된 무선전력신호를 평활 및 저장하는 평활부, 상기 평활부에 저장된 직류전원을 인가받아 교류전원으로 변환하여, 부하에 전달하는 구동부, 상기 평활부에 저장된 전력을 방전하는 에너지방전부, 상기 평활부와 상기 에너지방전부 사이에 위치하여, 연결을 단속하는 방전스위치, 및 상기 무선전력송신장치의 무선전력전송시, 상기 무선전력송신장치가 송신하는 상기 무선전력신호의 동작주파수에 따라 형성되는 상기 평활부의 전압(V0)보다 현재 상기 평활부의 전압(V1)이 낮아지도록, 상기 방전스위치를 턴온시키는 방전지령을 생성하는 수신측제어부를 포함하는 무선전력수신장치를 제공한다.

Description

무선전력수신장치 및 이를 포함한 무선전력송수신시스템 {WIRELESS POWER RECEIVER AND WIRELESS POWER TRANSCEIVER SYSTEM COMPRISING THE SAME}
본 발명은, 무선으로 전력을 전송 및 수신할 수 있는 무선전력수신장치 및 이를 포함한 무선전력송수신시스템에 관한 것이다.
통상적으로 전자기기에 전력을 공급하고자 하는 경우, 전선을 전자기기에 연결함으로써 외부의 상용전원을 전자기기에 공급하고 있다. 이렇게 유선방식으로 전력을 전자기기에 공급하는 경우, 전선의 정리에 어려움이 있고, 단선의 위험이 있는 문제가 있다.
이러한 문제를 해소하기 위해, 최근에는 무선방식으로 전력을 송수신하는 기술에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있으며, 그 일 예로서, 코드리스 주방(cordless kitchen)에 대한 관심이 급증하고 있다.
구체적으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 플레이트(1)의 일 측, 일 예로 상측에는 피안착물로서 소형가전(2)이 안착될 수 있고, 플레이트(1)의 타 측, 일 예로 하측에는 무선전력송신장치(10)가 마련될 수 있다.
이렇게 무선전력송신장치(10)를 싱크대나 탁자 따위의 상판(또는 플레이트)(1)의 아래에 숨겨, 상판(1) 위에는 전선은 물론, 전력을 공급하기 위한 구성요소가 노출되지 않도록 하여 상판(1) 위에 깔끔한 환경을 조성할 수 있고, 이에 무선전력송신장치(10)가 마련된 상판(1) 위에 안착된 다양한 소형가전(일 예로 믹서기, 주전자, 밥솥, 토스터, 커피메이커, 에어프라이어 등)(2)은 상판(1) 아래에 마련된 무선전력송신장치(10)로부터 무선으로 전력을 공급받아 작동할 수 있다.
즉, 무선전력송신장치(10)는 전선(11)을 통해 외부의 상용전원을 제공받아 무선으로 상판(1) 위에 안착된 피안착물에 무선으로 전력을 공급할 수 있다.
도 2는 무선전력을 송수신하는 무선전력송수신시스템의 구성도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 무선전력송신장치(10)와 무선전력수신장치(20)를 포함하는 무선전력송수신시스템에서, 무선전력송신장치(10)는 무선전력수신장치(20)에 전력을 무선으로 전송할 수 있다.
무선으로 전력을 전송하는 방식은 자기유도방식과 전자기파방식 등이 있으나, 주로 유도결합(inductive coupling)방식을 이용하고 있다.
유도결합방식에 의한 무선전력송신장치(10)는 단일 또는 멀티 코일을 이용하여 전력을 상대측인 무선전력수신장치(20)에 전송할 수 있다. 즉, 인접하게 배치된 한 쌍의 코일 중 1차코일에 교류전원이 인가되는 경우, 1차코일에 흐르는 교류전원에 의해 자기장이 변하고, 이로 인해 2차코일의 자속이 변하게 되어, 2차코일 측에 유도기전력이 발생함으로써, 무선으로 1차측에서 2차측으로 전력이 공급될 수 있다.
이때, 무선전력송신장치(10)가 무선전력수신장치(20)에 무선으로 전력을 전송하는 주파수는 20kHz 이상의 고주파이며, 무선전력전송장치(10)가 무선전력수신장치(20)에 고주파의 무선전력을 전송할 때, 무선전력수신장치(20)의 평활부에 기 저장된 에너지에 의해 무선전력송신장치(10)에서 전송된 무선전력신호가 무선전력수신장치(20)의 부하에 원활히 전달되지 않는 문제가 있다.
특히, 무선전력수신장치(20)의 평활부에 에너지가 저장되어 있고, 무선전력송신장치(10)의 초기 무선전력전송시, 고주파의 무선전력신호는 평활부에 의해 무선전력수신장치(20)의 부하로 전달되지 않을 수 있다.
따라서, 이러한 문제를 해소할 수 있는 필요기술에 대한 요구가 대두되고 있는 실정에 있다.
KR 10-2013-0012853 A
본 발명은, 무선전력송신장치의 초기 무선전력전송시 평활부에 기 저장된 에너지를 방전시킴으로써 부하에 원활하게 전력이 인가될 수 있도록 할 수 있는 무선전력수신장치 및 이를 포함한 무선전력송수신시스템을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 무선전력송신장치로부터 무선전력신호를 수신하는 수신코일, 상기 무선전력신호를 정류하는 정류부, 상기 정류된 무선전력신호를 평활 및 저장하는 평활부, 상기 평활부에 저장된 직류전원을 인가받아 교류전원으로 변환하여, 부하에 전달하는 구동부, 상기 평활부에 저장된 전력을 방전하는 에너지방전부, 상기 평활부와 상기 에너지방전부 사이에 위치하여, 연결을 단속하는 방전스위치, 및 상기 무선전력송신장치의 무선전력전송시, 상기 무선전력송신장치가 송신하는 상기 무선전력신호의 동작주파수에 따라 형성되는 상기 평활부의 전압(V0)보다 현재 상기 평활부의 전압(V1)이 낮아지도록, 상기 방전스위치를 턴온시키는 방전지령을 생성하는 수신측제어부를 포함하는 무선전력수신장치를 제공한다.
일 실시예에 따라, 상기 에너지방전부는, 적어도 하나의 저항을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 수신측제어부는, 상기 부하가 정상동작 중인 경우에는, 상기 방전스위치를 턴오프시킬 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 무선전력송신장치와 데이터를 송수신을 하기 위한 수신측무선통신부를 더 포함하되, 상기 수신측제어부는, 상기 평활부의 방전을 시작하는 방전시점을, 상기 수신측무선통신부를 통해 상기 무선전력송신장치로부터 수신한 방전지령에 따를 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 수신측제어부는, 상기 무선전력송신장치의 전송전력생성부 - 상기 전송전력생성부는, 상기 무선전력송신장치의 송신코일이 소정 주파수를 가진 상기 무선전력신호를 출력하도록 구동하도록 함 - 의 동작을 근거로 방전시점을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 무선전력송신장치는, 상기 송신코일의 입력단, 또는 상기 송신코일구동부의 출력단의 신호를 검출하고, 상기 무선전력수신장치는, 상기 무선전력송신장치의 검출신호를 근거로 한 상기 방전시점을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 무선전력송신장치와 데이터를 송수신을 하기 위한 수신측무선통신부를 더 포함하고, 상기 수신측제어부는, 상기 수신측무선통신부를 통해 상기 전송전력생성부의 동작에 따른 방전지령을 전송받고 상기 방전시점을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 수신측제어부는, 상기 평활부의 방전을 시작하는 방전시점을, 상기 수신측제어부가 상기 수신코일 출력단의 신호를 검출하고, 상기 수신코일 출력단의 검출신호에 따라 결정할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 수신측제어부는, 상기 무선전력신호의 동작주파수, 상기 에너지방전부의 저항성분, 및 상기 평활부의 캐패시터성분을 근거로 방전시간을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 무선전력신호의 주파수는, 20kHz 이상의 고주파일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 제어부는, 사용자입력에 따른 지령에 따라 제1 제어신호를 생성하여 상기 부하의 구동을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 무선전력수신장치에 상기 무선전력신호를 송신하는 무선전력송신장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 무선전력수신장치, 및 상기 무선전력수신장치에 무선전력신호를 송신하는 무선전력송신장치를 포함하는 무선전력송수신시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선전력송신장치의 초기 무선전력전송시 평활부에 기 저장된 에너지를 방전시킴으로써 부하에 원활하게 전력이 인가될 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 플레이트와 이에 안착되는 피안착물, 그리고 무선전력송신장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 무선전력송수신시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력송수신장치 간에 전력과 데이터를 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력수신장치의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력수신장치의 정류부의 일 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력수신장치의 구동부의 일 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력신호의 파형에 대한 일 예시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선전력수신장치의 구성도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지방전부에 의해 방전되는 평활부의 전압 변화를 도식화한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 방전스위치 및 에너지방전부에 대한 일 예시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 방전스위치의 동작과정을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력송신장치의 일부 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성 요소에 대한 접미사 "유닛" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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.
도 2는 무선전력송수신시스템의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력송수신장치 간에 전력과 데이터를 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력송수신시스템은, 무선방식으로 전력을 상대측으로 전송하는 무선전력송신장치(10)와, 이에 상응하여 상판(또는 플레이트)(1)에 안착되는 피안착물(2)에 포함된 무선전력수신장치(20)를 포함할 수 있다.
여기서, 플레이트(1)에 안착되는 피안착물(2)은, 무선으로 전송된 전력을 이용하여 작동되는 믹서기, 주전자, 밥솥, 토스터, 커피메이커, 에어프라이어 등과 같은 가전제품일 수 있으며, 무선전력송신장치(10)의 1차코일(112)에 의해 무선으로 전송된 전력을 수신하는 무선전력수신장치(20)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력송신장치(10)는, 플레이트(1) 위에 안착된 피안착물(2)의 무선전력수신장치(20)에 무선전력신호를 전송할 수 있고, 이에 따라 무선전력수신장치(20)를 포함한 피안착물(2)은 무선으로 전송된 전력을 이용하여 구동할 수 있다.
무선전력송신장치(10)는 피안착물의 무선전력수신장치(20)에 무선으로 전력을 전송하기 위한 1차코일(112)을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 용어 중 1차코일(112)은 무선전력송신장치(10)측에 마련된 코일을 가리키며, 무선으로 상대측인 무선전력수신장치(20)에 전력을 전송할 수 있기 때문에 1차코일은 송신코일이라는 용어와 혼용할 수 있다.
한편, 플레이트(1)의 위에 안착되는 피안착물(2)이 가전제품인 경우, 피안착물(2)인 가전제품은 작동을 위한 전력을 수신할 수 있도록 무선전력수신장치(20)를 포함할 수 있고, 무선전력수신장치(20)는 상대측으로부터 무선으로 인가된 전력을 수신하여, 수신된 전력을 열선이나 모터 따위와 같은 부하(211)에 전달할 수 있다.
이렇게, 무선전력수신장치(20)는 1차코일(112)에 흐르는 교류전원에 의한 자기장의 변화에 따라 자기유도현상이 유도될 수 있도록 2차코일(212)을 포함할 수 있으며, 2차코일(212) 역시 전력을 수신할 수 있기 때문에 2차코일이라는 용어는 수신코일이라는 용어와 혼용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력송신장치(10)와 무선전력수신장치(20)는, 무선으로 전력을 송수신할 수 있는 장치이면 그 종류를 특별히 한정하지 않으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력송신장치(10)의 무선전력전송은 WPC(Wireless Power Consortium) 또는 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도방식에 따른 무선전력전송방식을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력송신장치(10)는 무선으로 전력을 송신할 수 있는 단일의 장치일 수 있으나, 이에 한하지 않고, 무선으로 전력을 전송할 수 있는 기능을 가진 각종의 가전제품에 포함될 수도 있다.
결국, 도 3에 도시한 바와 같이, 무선전력송신장치(10)에 마련된 1차코일(112)과 무선전력수신장치(20)의 2차코일(212) 간의 상호작용을 매개로, 무선전력송신장치(10)의 전송전력생성부(111)에서 생성된 전력은 무선전력수신장치(20)로 무선 전송되어, 플레이트(1) 위에 안착된 피안착물(2) 또는 이에 포함된 부하(211)에 전력이 공급될 수 있다.
한편, 무선전력전송과 별도로, 무선전력송신장치(10)와 무선전력수신장치(20) 간에는 한 쌍의 송신측 및 수신측 무선통신부(122, 222)를 매개로 데이터를 상호 송수신할 수 있다. 여기서, 도 3의 도면부호 121 및 221, 각각은 무선전력송신장치(10)와 무선전력수신장치(20) 각각에 마련된 무선통신부(122, 222)를 구동시키기 위한 전원을 가리킬 수 있으며, 이에 따라 무선전력수신장치(20)의 무선통신부(122, 222)는 무선전력송신장치(10)로부터 전송된 무선전력을 이용한 전원으로 작동하거나, 적어도 하나의 배터리(미도시)에 기 저장된 에너지를 전원으로 작동할 수 있다.
한 쌍의 송신측 및 수신측 무선통신부(122, 222) 간에는 무선으로 데이터를 송수신할 수 있는 통신 방식에 따를 수 있는 것이면 그 종류를 특별히 한정하지 않으며, 일 예로, 블루투스(Bluetooth), 적외선통신(IrDA), 무선랜(LAN), 지그비(Zigbee), 라디오주파수(RF) 통신 등 중에서 어느 하나 또는 이들의 조합에 따를 수 있으나, 바람직하게는 근거리통신방식에 따르는 블루투스 통신 방식으로 데이터를 송수신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력송수신시스템은, 무선전력전송을 위한 한 쌍의 1차코일(112) 및 2차코일(212)과, 근거리 무선통신을 위한 한 쌍의 송신측 및 수신측 무선통신부(122, 222)가 상호 분리되어 별도로 마련됨으로써, 무선전력전송과 무선통신전송은 상호 무관하게 서로 독립하여 동작할 수 있다.
이렇게 무선전력송수신시스템은, 무선전력전송을 위한 부분(100a, 200a)과, 데이터전송을 위한 부분(100b, 200b)이 서로 분리 구현되더라도, 전력의 송수신과 데이터의 송수신 간에는 간섭이 발생할 수 있으며, 무선전력송수신과 데이터송수신 사이에 서로 간섭이 발생하지 않도록 하기 위해, 무선전력을 전송하는 구간과 무선통신하는 구간을 시간적으로 분할하여 서로 중첩되지 않도록 하거나, 또는 사용하는 주파수 범위가 상호 중첩되지 않도록 할 수 있다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따라, 무선전력송신장치(10)에서 무선전력수신장치(20)로 무선전력전송을 할 때 소정의 제1 주파수를 가진 무선전력전송을 위한 신호에 소정의 제2 주파수를 가진 데이터전송을 위한 신호를 인가하도록 변조할 수 있고, 변조된 신호를 무선전력송신장치(10)로부터 수신한 무선전력수신장치(20)는 상기 변조된 신호를 복조하여 무선전력전송을 위한 신호와 데이터전송을 위한 신호로 분리한 다음, 부하(211)에 무선전력전송을 위한 신호가 인가되도록 하고, 가전제품의 제어부에 데이터전송을 위한 신호가 인가되도록 함으로써, 무선전력송수신과 데이터송수신을 동시에 함으로써, 어느 일측에서 타측을 제어하거나 모니터링할 때 실시간으로 이루어지도록 할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력수신장치의 구성도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력수신장치(20)는, 무선전력수신장치(20)의 전반적인 동작을 제어하는 수단으로서, 무선전력수신장치(20)의 각 구성요소와 연동하여 각종 응용 프로그램을 실행하고, 그와 관련된 동작을 수행하기 위한 수신측제어부(216)를 포함할 수 있다.
수신측제어부(216)는 무선전력수신장치(20)의 구성요소들에 입출력되는 신호나 데이터 등을 처리하거나 수신측저장부(미도시)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 무선전력수신부를 이용하여 무선전력송신장치(10)에서 전송된 전력을 수신하여 부하(211)에 전달하거나, 수신된 전력을 이용하여 부하(211)를 소정의 동작으로 구동케 할 수 있다.
여기서, 무선전력수신부는 전술한 바와 같이, 2차코일(212)을 포함하거나, 이에 2차코일(212)에 인가된 무선전력신호를 정류하는 정류부(213)와, 정류된 무선전력신호를 평활 및 저장하는 평활부(214)를 더 포함할 수 있다.
각 구성요소에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
한편, 무선전력수신장치(20)에 상응하여 무선전력송신장치(10)는, 무선전력송신장치(10)의 전반적인 동작을 제어하는 수단으로서, 무선전력송신장치(10)의 각 구성요소와 연동하여 각종 응용 프로그램을 실행하고, 그와 관련된 동작을 수행하기 위한 송신측제어부(116)를 포함할 수 있다.
송신측제어부(116)는 무선전력송신장치(10)의 구성요소들에 입출력되는 신호나 데이터 등을 처리하거나 송신측저장부(미도시)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 무선전력송신부를 통해 무선전력수신장치(20)에 무선으로 전력을 전송할 수 있다. 여기서, 무선전력송신부는 1차코일(112)과, 1차코일(112)을 통해 무선전력수신장치(20)로 전송되는 전력을 생성하기 위한 전송전력생성부(111)를 포함할 수 있다.
전송전력생성부(111)는 무선전력송신장치(10)의 송신코일(112)이 소정의 주파수를 가진 무선전력신호를 출력할 수 있도록 전송전력을 생성하기 위한 수단으로서, 외부의 상용전원(110)으로부터 입력되는 교류전원을 직류전원으로 변환하기 위해 교류전원을 정류하는 정류부(미도시)와, 정류된 전원을 평활화하는 캐패시터를 포함한 평활부(미도시)와, 복수의 스위칭소자를 이용하여 평활화된 직류전원을 소정의 주파수를 가진 교류전원으로 변환하는 인버터를 포함한 송신코일구동부(115) 등을 포함할 수 있다.
다시 돌아와, 도 4를 참고하여, 무선전력수신장치(20)의 각 구성요소에 대해 살펴보면, 먼저 정류부(213)는 수신코일(212)에 무선으로 인가된 교류의 무선전력신호를 정류하여 정류된 신호를 출력할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정류부(213)는 수신코일(212)의 출력단에 연결되어, 교류전원을 직류전원으로 변환하기 위해 양과 음의 값을 모두 갖는 양방향의 전류를 단방향의 전류로 변환할 수 있고, 이를 위해 반파정류 또는 전파정류를 할 수 있다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 정류부(213)는 고주파의 무선전력신호를 정류하기 위해, 고속스위칭이 가능한 복수의 스위칭소자를 포함할 수 있다.
여기서, 고주파의 무선전력신호는 상용의 전원 주파수인 60Hz를 초과하는 주파수로서, 20kHz를 기준으로 60Hz ~ 20kHz의 주파수이거나, 또는 20kHz 이상의 주파수일 수 있다.
또한, 정류부(213)의 스위칭소자는 상기와 같이 고주파의 무선전력신호를 정류하기 위한 소자로서, 바람직한 일 예로서, 실리콘제어정류기(SCR; Silicon Controlled Rectifier), 절연게이트양극성트랜지스터(IGBT; Insulated Gate Bipolar Transistor), 집적게이트정류형사이리스터(IGCT; Integtated Gate Commutated Thyristor) 및 금속산화막반도체전계효과트랜지스터(MOSFET; Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 중 어느 하나일 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 정류부(213)의 스위칭소자는 종래 일반적인 가전제품에서 외부로부터 인가되는 상용전원의 주파수보다 높은 주파수에 대응하여 작동할 수 있는 소자인 것이 바람직하다.
이러한 스위칭소자는 복수 개가 수신코일(212)의 출력단에, 도 5에 도시한 바와 같이, 연결될 수 있다.
구체적인 일 예로, 정류부(213)는 4개의 스위칭소자를 포함할 수 있다. 이때 제1 스위칭소자(2131)와 제2 스위칭소자(2132)가 한 쌍으로 직렬연결될 수 있고, 제3 스위칭소자(2133)와 제4 스위칭소자(2134)가 또 다른 한 쌍으로 직렬연결될 수 있고, 제1 쌍의 스위칭소자(2131, 2132)와 제2 쌍의 스위칭소자(2133, 2134)는 서로 병렬로 연결될 수 있다. 그리고 두 쌍의 스위칭소자(2131~2134) 각각의 중간 연결점은 수신코일(212)의 출력단에 연결될 수 있다.
다시 말해, 제1 쌍의 스위칭소자(2131, 2132)를 이루는 제1 스위칭소자(2131)와 제2 스위칭소자(2132)는 직렬로 연결되되, 제1 스위칭소자(2131)의 일단은 제2 스위칭소자(2132)의 일단과 연결되고, 그 연결점은 수신코일(212)의 일 출력단에 연결될 수 있다. 또한 제2 쌍의 스위칭소자(2133, 2134)를 이루는 제3 스위칭소자(2133)와 제4 스위칭소자(2134)는 직렬로 연결되되, 제3 스위칭소자(2133)의 일단은 제4 스위칭소자(2134)의 일단과 연결되고, 그 연결점은 수신코일(212)의 타 출력단에 연결될 수 있다. 또한, 제1 스위칭소자(2131)의 타단은 제3 스위칭소자(2133)의 타단과 연결되되, 그 연결점은 그 후단에 연결된 평활부(214)의 일 입력단과 연결될 수 있으며, 제2 스위칭소자(2132)의 타단은 제4 스위칭소자(2134)의 타단과 연결되되, 그 연결점은 그 후단에 연결된 평활부(214)의 타 입력단과 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 내지 제4 스위칭소자(2131~2134)의 각 게이트는 제어신호가 인가될 수 있도록 수신측제어부(216)와 연결될 수 있다.
이에 따라 수신측제어부(216)는 무선전력신호가 (+)일 때, 제1 및 제4 스위칭소자(2131, 2134)를 턴온시키고, 이와 반전된 무선전력신호가 (-)일 때, 제2 및 제3 스위칭소자(2132, 2133)를 턴온시킴으로써, 교류의 무선전력신호를 전파정류할 수 있다(도 6 참조).
즉, 수신측제어부(216)가 제1 내지 제4 스위칭소자(2131~2134)의 스위칭 동작을 제어하기 위해 수신코일(212)의 후단에 연결되어, 수신코일(212)의 출력단 신호를 검출할 수 있으며, 수신측제어부(216)는 이렇게 검출된 신호를 근거로 제2 제어신호를 생성할 수 있다.
구체적으로, 수신측제어부(216)는 수신코일(212)의 출력단에 출력되는 신호의 영점을 검출할 수 있고, 검출된 영점을 근거로 제1 신호를 생성하여, 무선전력신호가 (+)일 때, 제1 및 제4 스위칭소자(2131, 2134)를 턴온시키고, 이와 반전된 무선전력신호가 (-)일 때, 제2 및 제3 스위칭소자(2132, 2133)를 턴온시킬 수 있다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신측제어부(216)는, 전술한 바와 같이, 수신코일(212)에 인가된 교류의 무선전력신호를 검출하여 제1 내지 제4 스위칭소자(2131~2134)의 동작을 제어할 수 있으나, 또 다른 일 실시예에 따라, 수신코일(212)에 무선전력신호가 유도되기 이전에, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신측제어부(216)는 수신측무선통신부(222)를 통해 무선전력송신장치(10)로부터 사전에 무선전력신호가 송신코일(112)에 인가됨을 확인하고, 그에 따라 제1 및 제4 스위칭소자(2131, 2134)나, 제2 및 제3 스위칭소자(2132, 2133)를 소정 주파수에 따라 턴온시켜 사전 대응할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력수신장치(20)의 동작 초기, 수신측제어부(216)는 무선통신부(122, 222)를 통해 무선전력송신장치(10)로부터 무선전력신호의 인가여부나 인가시점에 대한 정보, 그리고 무선전력신호의 주파수 정보 등을 수신할 수 있다. 이에 따라 수신측제어부(216)는 무선전력송신장치(10)로부터 수신한 인가여부나 인가시점에 대한 정보를 이용하여 수신코일(212)을 통한 무선전력신호의 인가를 대기할 수 있고, 이후 영점을 검출한 이후에는 상기 무선전력송신장치(10)로부터 수신한 주파수 정보에 따라 제1 및 제4 스위칭소자(2131, 2134)와, 제2 및 제3 스위칭소자(2132, 2133)를 순차로 교번하여 턴온/턴오프할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따라, 정류부(213)의 후단, 출력단에는 평활부(214)가 연결될 수 있다.
정류부(213)를 통과하여 정류된 교류전원은 큰 맥동분을 포함하기 때문에, 맥동분을 감소시켜 매끄러운 직류전원으로 변환하기 위해, 정류부(213)의 후단에는 평활부(214)가 연결될 수 있다.
평활부(214)는 맥동의 신호를 평활화하여 출력하기 위한 것으로서, 정류부(213)의 출력단에 병렬로 연결되어 입력된 신호를 평활화하여 출력할 수 있다. 이를 위해 평활부(214)는 소정의 용량을 가진 적어도 하나의 캐패시터(capacitor)가 정류부(213)의 출력단에 병렬로 연결될 수 있으나, 이에 대해 본 발명은 특별히 한정하지 않는다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따라 평활부(214)의 후단, 출력단에는 부하(211)를 구동하기 위한 구동부(215)가 마련될 수 있다.
구동부(215)는 평활부(214)의 출력단에 연결되어 평활부(214)에 평활화되어 저장된 직류전원을 인가받아 교류전원으로 변환하여 부하(211)에 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구동부(215)는 부하(211)에 교류전원을 인가하기 위한 것으로서, 복수의 스위칭소자(2151~2156)를 이용하여 평활화된 직류전원을 소정의 주파수를 가진 교류전원으로 변환하는 인버터를 포함할 수 있다.
구동부(215)의 스위칭소자(2151~2156)는, 수신측제어부(216)에 의해 생성된 제1 제어신호에 따라 구동됨으로써, 직류전원을 소정의 주파수를 가진 교류전원으로 변환하여 출력할 수 있다.
이때, 복수의 스위칭소자(2151~2156)는 스위칭에 의해 교류전원을 출력하기 위한 소자로서, 그 종류를 특별히 한정하지 않으나, 일 예로서, 실리콘제어정류기(SCR; Silicon Controlled Rectifier), 절연게이트양극성트랜지스터(IGBT; Insulated Gate Bipolar Transistor), 집적게이트정류형사이리스터(IGCT; Integtated Gate Commutated Thyristor) 및 금속산화막반도체전계효과트랜지스터(MOSFET; Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 중 어느 하나일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력수신장치의 구동부의 일 예시도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부(215)는 직렬로 연결된 한 쌍의 스위칭소자, 세 쌍이 병렬로 연결될 수 있으며, 세 쌍의 스위칭소자 각각에서 두 개의 스위칭소자가 연결되는 연결점은 그 출력단에 부하(211)와 연결될 수 있다.
부하(211)는 무선전력수신장치(20)가 무선전력송신장치(10)로부터 수신한 무선전력신호를 전원으로 동작할 수 있다. 즉, 부하(211)는 무선전력수신장치(20)를 포함한 피안착물(2), 구체적인 일 예로 소형가전에 마련되어 무선으로 전송된 전력을 이용하여 동작할 수 있다.
부하(211)는 모터나 열선 등일 수 있으나, 본 발명의 구체적인 일 예로서 상기 부하(211)는 BLDC모터(BLDC; Brushless DC Motor)일 수 있다. BLDC모터는 일반적으로 스테이터(stator)에 3상의 코일을 감아 회전자계를 형성하고 로터(rotor)에는 영구자석을 부착하여 스테이터에서 형성된 자계와 영구자석의 자계와의 상호작용에 의해 회전력을 얻는 직류모터의 일종으로서, 다양한 가전에 사용된다.
BLDC모터의 구동을 제어하기 위해 구동부(215)에 포함된 인버터의 스위칭소자의 개수는, 도 7에 도시한 바와 같이, 6개일 수 있으나, 스위칭소자의 개수가 많아지면 스위칭 손실이 커질 수 있기 때문에, 비용절감이나 효율향상 등의 목적으로 4개일 수도 있으며, 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
이렇게 구동부(215)에 포함된 인버터의 복수 개의 스위칭소자를 턴온/턴오프시켜 교류신호를 출력할 수 있도록 수신측제어부(216)는 제1 제어신호를 생성하고, 생성된 제1 제어신호를 상기 스위칭소자 각각의 게이트에 인가할 수 있다.
즉, 복수의 스위칭소자는 수신측제어부(216)에 의해 인가된 제1 제어신호에 따라 개폐동작을 할 수 있고, 이에 따라 전단에 입력된 평활화된 신호를 소정의 주파수를 가진 구동신호를 생성하여 부하(211)에 제공할 수 있다.
바람직한 일 실시예에 따른 수신측제어부(216)는 상기 제1 제어신호를 생성하여 구동부(215)에 인가할 때, 수신측사용자입력부(217)를 통해 입력된 사용자입력에 따른 지령에 따라 제1 제어신호를 생성하여 구동부(215)에 인가함으로써 부하(211)의 구동을 제어할 수 있다.
수신측사용자입력부(217)는 부하(211)의 동작 제어를 위한 입력을 받기 위한 수단으로서, 그 종류를 특별히 한정하지 않으나, 물리버튼이나 터치버튼 등과 같은 버튼타입이나, 다이얼타입의 놉(knob)스위치 등일 수 있다. 다만, 수신측사용자입력부(217)는 사용자입력을 유선방식에 한하지 않고, 무선방식으로 수신측제어부(216)에 전달할 수도 있다.
이에 따라, 수신측제어부(216)는 수신측사용자입력부(217)를 통한 사용자입력에 따라 제1 제어신호를 생성하여 구동부(215)에 인가함으로써, 부하(211)의 동작을 제어할 수 있다. 일 예로 부하(211)가 BLDC모터인 경우, 사용자입력에 따라 소정의 주파수를 가진 출력을 부하(211)에 인가함으로써, 모터의 구동속도를 높이거나 낮출 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선전력수신장치(20)는 무선전력송신장치(10)로부터 수신측무선통신부(222)를 통해 사용자입력을 받을 수 있고, 이 경우 수신측제어부(216)는 무선전력송신장치(10)를 통해 입력된 사용자입력에 따라 제1 제어신호를 생성하여 구동부(215)에 인가함으로써 부하(211)의 구동을 제어할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력수신장치(20)의 수신측제어부(216)는, 직접 수신측사용자입력부(217)를 통해 입력된 사용자입력에 따라, 그리고/혹은 송신측 및 수신측무선통신부(122, 222)를 매개로 무선전력송신장치(10)에 마련된 사용자입력부를 통해 입력된 사용자입력에 따라, 제1 제어신호를 생성하여 구동부(215)에 인가함으로써 부하(211)의 구동을 제어할 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선전력수신장치의 구성도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선전력수신장치(20)는 평활부(214)의 일단에 연결되어, 평활부(214)에 저장된 전력을 방전하기 위한 에너지방전부(2145)와, 평활부(214)와 에너지방전부(2145) 사이에 위치하여 상호 간의 연결을 단속하는 방전스위치(2144)를 포함할 수 있다.
에너지방전부(2145)는 방전스위치(2144)의 개폐동작에 의해 평활부(214)와 전기적으로 개방되거나 단락될 수 있으며, 에너지방전부(2145)가 방전스위치(2144)를 통해 소정의 에너지를 저장하고 있는 평활부(214)에 연결되면, 평활부(214)에 저장된 에너지는 에너지방전부(2145)를 통해 방전될 수 있다.
에너지방전부(2145)는 연결된 상대 소자에 저장된 에너지를 방전 또는 소모하기 위한 것으로서, 본 발명의 구체적인 일 예로서, 적어도 하나의 저항을 포함할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 방전스위치 및 에너지방전부에 대한 일 예시도이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 에너지방전부(2145)는 적어도 하나의 저항을 포함하되, 복수의 저항(R1, R2, R3)은 서로 병렬로 연결될 수 있고, 복수의 저항(R1, R2, R3)이 병렬로 연결될 때 각각의 저항(R1, R2, R3)의 전단에는 방전스위치(SW1, SW2, SW3)가 연결될 수 있다.
여기서, 도면에 도시하지 않았으나, 병렬로 연결된 복수의 저항(R1, R2, R3) 각각은 적어도 하나의 또 다른 저항들이 직·병렬로 연결된 조합일 수 있다.
이에 따라, 수신측제어부(216)가 방전스위치(2144)의 개폐동작을 제어할 때, 에너지방전부(2145) 및 방전스위치(2144)가 복수인 경우, 복수의 방전스위치(2144) 중 적어도 일부를 폐쇄함으로써, 평활부(214)에 연결된 에너지방전부(2145)의 저항 크기를 조절하여 평활부(214)에 저장된 에너지의 방전속도를 조절할 수 있다.
이렇게 방전스위치(2144)의 개폐동작을 제어하는 수신측제어부(216)가 방전스위치(2144)를 개방하는 경우 평활부(214)에 저장된 에너지는 유지되어 기존 저장전압(V1)은 유지될 수 있으나, 이와 반대로, 수신측제어부(216)가 방전스위치(2144)를 폐쇄하는 경우(방전스위치(2144)가 복수인 경우 복수의 방전스위치(2144) 중 적어도 하나를 폐쇄하는 경우)에는, 도 9에 도시한 바와 같이, 평활부(214)의 기존 저장전압(V1)은 에너지방전부(2145)에 의한 에너지 방전으로 방전전압(V0)로 낮아질 수 있다.
한편, 무선전력수신장치(20)에 무선전력송신장치(10)가 송신하는 무선전력신호의 동작주파수에 따라 평활부(214)에는 소정 크기의 전압이 형성될 수 있다.
무선전력송신장치(10)의 초기 무선전력전송시, 평활부(214)가 소정 크기의 전압으로 형성되어 있는 경우, 평활부(214)에 기 저장된 에너지에 의해 무선전력송신장치(10)에서 전송된 무선전력신호는 부하(211)에 원활히 전달되지 않을 수 있다. 왜냐하면, 무선전력송신장치(10)에서 높은 주파수의 무선전력신호를 전송하는 경우 무선전력수신장치(20)에서 정류되어 평활부(214)에 형성되는 전압은 낮게 형성되기 때문이다.
이러한 문제를 해소하기 위해 무선전력송신장치(10)에서 전송하는 무선전력신호의 주파수를 낮출 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신측제어부(216)는, 무선전력송신장치(10)의 초기 무선전력전송시, 평활부(214)의 현재 전압(V1)이 무선전력신호의 최대 동작주파수에 따라 형성되는 평활부(214)의 전압(V0)보다 낮아지도록, 방전스위치(2144)를 폐쇄(또는 턴온)하도록 하는 방전지령을 생성할 수 있다.
즉, 무선전력송신장치(10)의 초기 무선전력전송시, 평활부(214)에 기 저장된 에너지를 방전시킴으로써, 무선전력송신장치(10)가 최대 동작주파수로 무선전력신호를 무선전력수신장치(20)에 전송하더라도 부하(211)에 원활히 전력이 인가되도록 할 수 있다.
다만, 평활부(214)에 저장된 에너지를 필요 이상으로 방전하면, 불필요한 에너지 손실이 발생할 수 있기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신측제어부(216)는 방전스위치(2144)를 소정의 방전시점에 소정의 방전시간만큼 폐쇄(또는 턴온)하도록 하거나, 이와 반대로 에너지방전부(2145)를 소정의 구간에서 개방(또는 턴오프)하도록 하여 평활부(214)에 저장된 에너지의 손실을 방지토록 하는 것이 바람직하다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신측제어부(216)는 부하(211)가 정상동작 중인 경우, 즉 부하(211)의 정상동작구간에는 방전스위치(2144)를 개방(또는 턴오프)함으로써, 평활부(214)에 저장된 에너지가 불필요하게 손실되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
여기서, 부하(211)의 정상동작구간은 부하(211)가 구동을 시작하는 구동초기부터 구동을 종료하는 구동종료시까지의 구간을 가리킬 수 있으며, 바람직한 일 실시예에 따라, 상기 정상동작구간은 부하(211)가 구동을 시작하기 이전이나 부하(211)가 구동을 종료한 이후, 부하(211)에 전력이 공급되되 동작대기상태인 구간을 포함할 수 있다.
이와 다르게, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신측제어부(216)는 수신측무선통신부(222)를 통해 무선전력송신장치(10)로부터 전송된 방전지령에 따라 방전스위치(2144)를 턴온하여 평활부(214)에 저장된 에너지를 방전시켜 평활부(214)의 전압을 낮출 수 있고, 이에 따라 무선전력송신장치(10)의 초기 무선전력전송시 무선전력송신장치(10)가 최대 동작주파수로 무선전력신호를 무선전력수신장치(20)에 전송하더라도 부하(211)에 전력이 원활하게 인가되도록 할 수 있다.
무선전력송신장치(10)는 상기 방전지령을 필요에 따라, 또는 일련한 소정 동작과정 중 어느 한 지점에서 무선전력수신장치(20)에 전송하여 평활부(214)의 전압을 낮출 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력수신장치(20)는 무선전력송신장치(10)의 송신코일(112) 또는 전송전력생성부(111)의 동작을 근거로 방전시점을 결정할 수 있다.
구체적인 일 실시예에 따라, 무선전력송신장치(10)의 송신측제어부(116)는 송신코일(112)의 입력단 또는 전송전력생성부(111), 구체적으로, 도 12에 도시한 바와 같이, 송신코일구동부(115)의 출력단 신호를 검출하고 그 검출신호에 따르거나, 또는 송신코일구동부(115)에 인가되는 인버터의 구동신호 인가 여부에 따라, 송신측제어부(116)는 송신측무선통신부(122)를 통해 무선전력수신장치(20)에 방전지령을 전송할 수 있다.
무선전력송신장치(10)는 무선전력수신장치(20)에 무선전력신호를 전송하기 전에 미리 무선전력수신장치(20)에 방전지령을 전송하고, 무선전력수신장치(20)의 수신측제어부(216)는 그 방전지령에 따라 방전시점을 결정하여 방전스위치(2144)를 턴온하여 평활부(214)의 전압을 낮추도록 함으로써, 무선전력수신장치(20)는 평활부(214)가 방전될 때까지의 대기시간 없이 무선전력송신장치(10)에 의해 전송된 무선전력신호가 부하(211)에 전달될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 수신측제어부(216)는 무선전력송신장치(10)의 방전지령에 따르지 않고, 부하(211)가 정상동작하기 이전, 즉 구동초기(또는 동작대기상태를 포함한 구동초기) 이전에, 방전스위치(2144)를 폐쇄(또는 턴온)시킴으로써, 평활부(214)에 저장된 에너지를 소정의 방전시간동안 방전시킬 수 있다.
이때, 무선전력수신장치(20)가 평활부(214)의 방전을 시작하는 방전시점은, 수신측제어부(216)가 수신코일(212)의 후단, 출력단의 신호를 검출하고, 수신코일(212) 출력단의 검출신호에 따라 결정될 수 있다. 즉, 수신측제어부(216)는 수신코일(212)의 출력단에 신호가 검출되면, 방전스위치(2144)를 턴온시켜 에너지방전부(2145)를 통해 평활부(214)에 저장된 에너지를 방전시켜 전압을 낮춤으로써, 무선전력송신장치(10)에서 최대 동작주파수로 무선전력신호를 무선전력수신장치(20)에 전송하더라도 부하(211)에 전력이 원활히 전달될 수 있도록 할 수 있다.
이렇게, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신측제어부(216)는 수신코일(212)에 무선전력신호가 인가되기 전 또는 인가된 후, 방전시점에 에너지방전부(2145)를 이용하여 평활부(214)의 전압을 낮추도록 하되, 소정의 방전시간 동안 방전스위치(2144)를 턴온하여 평활부(214)에 저장된 에너지를 방전시킬 수 있다.
다만, 전술한 실시예에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신측제어부(216)가, 무선전력송신장치(10)로부터 전송된 무선전력신호를 이용하지 않고 동작할 수 있도록, 즉 무선전력송신장치(10)와 무관하게 수신측제어부(216)을 구동시키기 위한 또 다른 전원을 포함할 수 있으며, 바람직한 일 실시예에 따라 에너지를 저장할 수 있는 적어도 하나의 배터리(미도시)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 평활부(214)의 방전시간은, 평활부(214)의 현재 전압(V1)이 무선전력신호의 최대 동작주파수에 따라 평활부(214)에 형성되는 전압(V0)보다 낮아질 때까지의 시간일 수 있다.
이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력수신장치(20)의 수신측저장부는 무선전력신호의 최대 동작주파수와 이에 따라 형성되는 평활부(214)의 전압을 테이블 형태로 저장할 수 있다.
여기서, 무선전력송신장치(10)에서 전송되는 무선전력신호의 최대 동작주파수는 기 설정될 수 있으나, 본 발명은 이에 한하지 않고, 무선전력송신장치(10)로부터 전송된 무선전력신호의 주파수 정보에 따른 전압만큼 평활부(214)의 전압을 낮출 수 있다.
구체적인 일 실시예에 따라, 무선전력수신장치(20)는 송신측제어부(116)로부터 송신측무선통신부(122)를 통해 전송되는 무선전력신호의 주파수 또는 최대 동작주파수에 대한 정보를 이용하여, 해당 주파수에 따른 전압만큼 평활부(214)의 전압을 낮출 수 있다. 이때, 송신측제어부(116)는 무선전력신호의 주파수 또는 최대 동작주파수에 대한 정보를 기 저장할 수 있으나, 전송전력생성부(111), 구체적으로 송신코일구동부(115)에 인가되는 인버터에 대한 구동신호 등을 이용하여 무선전력신호에 대한 주파수 정보를 산출할 수도 있다.
이와 달리, 무선전력송신장치(10)로부터 주파수 정보를 수신하지 않는 무선전력수신장치(20)는, 수신코일(212)의 후단에 검출된 신호의 주파수를 판별하기 위한 수신측주파수판별부(미도시)를 이용하여, 검출된 신호의 주파수에 따른 전압만큼 평활부(214)의 전압을 낮출 수 있다.
또한, 상기 방전시간은, 수신측제어부(216)는 에너지가 저장된 평활부(214)의 전압, 에너지방전부(2145)의 저항성분, 평활부(214)의 캐패시터성분, 그리고 무선전력신호의 주파수 또는 최대 동작주파수를 근거로 산출하고, 산출된 방전시간만큼 방전스위치(2144)를 폐쇄하여 평활부(214)의 전압을 낮출 수 있다. 여기서, 평활부(214)의 전압은 현재 전압이거나, 또는 평활부(214)에 형성될 수 있는 최대 전압일 수 있고, 에너지방전부(2145)의 저항성분은 평활부(214)에 연결된 적어도 하나의 저항(R1, R2, R3)의 조합에 의해 달라질 수 있으며, 이때 수신측제어부(216)는 적어도 하나의 방전스위치(2144)에 대한 개폐동작의 조합에 따라 상기 저항성분을 가변하여, 방전시간을 조절할 수도 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 플레이트 2: 소형가전
10: 무선전력송신장치 111: 전송전력생성부
112: 1차코일, 송신코일 115: 송신코일구동부
116: 송신측제어부 117: 송신측사용자입력부
122: 송신측무선통신부 122: 송신측무선통신부
20: 무선전력수신장치 211: 부하
212: 2차코일, 수신코일 213: 정류부
214: 평활부 2144: 방전스위치
2145: 에너지방전부 215: 구동부
216: 수신측제어부 217: 수신측사용자입력부
222: 수신측무선통신부

Claims (13)

  1. 무선전력송신장치로부터 무선전력신호를 수신하는 수신코일;
    상기 무선전력신호를 정류하는 정류부;
    상기 정류된 무선전력신호를 평활 및 저장하는 평활부;
    상기 평활부에 저장된 직류전원을 인가받아 교류전원으로 변환하여, 부하에 전달하는 구동부;
    상기 평활부에 저장된 전력을 방전하는 에너지방전부;
    상기 평활부와 상기 에너지방전부 사이에 위치하여, 연결을 단속하는 방전스위치; 및
    상기 무선전력송신장치의 무선전력전송시, 상기 무선전력송신장치가 송신하는 상기 무선전력신호의 동작주파수에 따라 형성되는 상기 평활부의 전압(V0)보다 현재 상기 평활부의 전압(V1)이 낮아지도록, 상기 방전스위치를 턴온시키는 방전지령을 생성하는 수신측제어부;
    를 포함하는 무선전력수신장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지방전부는, 적어도 하나의 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력수신장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신측제어부는,
    상기 부하가 정상동작 중인 경우에는, 상기 방전스위치를 턴오프시키는 것을 특징으로 하는 무선전력수신장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선전력송신장치와 데이터를 송수신을 하기 위한 수신측무선통신부;
    를 더 포함하되,
    상기 수신측제어부는, 상기 평활부의 방전을 시작하는 방전시점을, 상기 수신측무선통신부를 통해 상기 무선전력송신장치로부터 수신한 방전지령에 따르는 것을 특징으로 하는 무선전력수신장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신측제어부는, 상기 무선전력송신장치의 전송전력생성부 - 상기 전송전력생성부는, 상기 무선전력송신장치의 송신코일이 소정 주파수를 가진 상기 무선전력신호를 출력하도록 구동하도록 함 - 의 동작을 근거로 방전시점을 결정하는 것을 특징으로 하는 무선전력수신장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 무선전력송신장치는, 상기 송신코일의 입력단, 또는 상기 송신코일구동부의 출력단의 신호를 검출하고,
    상기 무선전력수신장치는, 상기 무선전력송신장치의 검출신호를 근거로 한 상기 방전시점을 결정하는 것을 특징으로 하는 무선전력수신장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 무선전력송신장치와 데이터를 송수신을 하기 위한 수신측무선통신부;
    를 더 포함하고,
    상기 수신측제어부는, 상기 수신측무선통신부를 통해 상기 전송전력생성부의 동작에 따른 방전지령을 전송받고 상기 방전시점을 결정하는 것을 특징으로 하는 무선전력수신장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신측제어부는,
    상기 평활부의 방전을 시작하는 방전시점을, 상기 수신측제어부가 상기 수신코일 출력단의 신호를 검출하고, 상기 수신코일 출력단의 검출신호에 따라 결정하는 것을 특징으로 하는 무선전력수신장치.
  9. 제 4 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 수신측제어부는,
    상기 무선전력신호의 동작주파수, 상기 에너지방전부의 저항성분, 및 상기 평활부의 캐패시터성분을 근거로 방전시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 무선전력수신장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선전력신호의 주파수는, 20kHz 이상의 고주파인 것을 특징으로 하는 무선전력수신장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 사용자입력에 따른 지령에 따라 제1 제어신호를 생성하여 상기 부하의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 무선전력수신장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 상기 무선전력수신장치에 상기 무선전력신호를 송신하는 무선전력송신장치.
  13. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 상기 무선전력수신장치; 및
    상기 무선전력수신장치에 무선전력신호를 송신하는 무선전력송신장치;
    를 포함하는 무선전력송수신시스템.
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