WO2013125926A1 - 자기 공명 전력전송 장치 - Google Patents

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WO2013125926A1
WO2013125926A1 PCT/KR2013/001491 KR2013001491W WO2013125926A1 WO 2013125926 A1 WO2013125926 A1 WO 2013125926A1 KR 2013001491 W KR2013001491 W KR 2013001491W WO 2013125926 A1 WO2013125926 A1 WO 2013125926A1
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WO
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power
magnetic resonance
wireless power
unit
wireless
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Application number
PCT/KR2013/001491
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English (en)
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Inventor
오연미
오상환
Original Assignee
Oh Yeonmi
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/50Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using additional energy repeaters between transmitting devices and receiving devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/70Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the reduction of electric, magnetic or electromagnetic leakage fields
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B5/00Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic resonance power transmission apparatus using magnetic resonance (or resonance) of attenuation waves generated around a wireless power transmission coil.
  • the power receiver resonance coil is resonated at the same frequency as the power transmitter resonance coil. Even if attenuation wave coupling occurs between the transmitting resonant coil and the receiving resonant coil, electromagnetic waves move from the near field to the transmitting and receiving sections.
  • It relates to a magnetic resonance power transmission apparatus configured to enable the power transmission by wireless configuration.
  • Republic of Korea Patent No. 10-0809461 is a repeater (22) consisting of a transmitter 21, a relay coil 26 and a capacitor 27, consisting of a power supply unit 24 and a transmission coil 25 as shown in FIG. ) And receive coils (28) and capacitors
  • the magnetic resonance wireless power transmission system includes a power transmission unit 50 and the power receiving unit 60, the power transmission unit 50 is a source (51), Matching furnace (52), source coil (53) and
  • a power transmission unit resonant coil 54 is included, and the power reception unit 60 includes a power reception unit resonant coil 61, a device coil 62, a rectifying furnace 63, and a load 64.
  • the above-mentioned prior art documents use both magnetic induction and magnetic resonance phenomena by adding two magnetic resonance coils between the source coil and the load coil in the electromagnetic induction method.
  • the components that cause magnetic resonance are used for relaying transmission and reception.
  • the closed circuit composed of coils and capacitors is used, and the circuit configuration is complicated, and the circuit for realizing wireless power is included. May cause unnecessary energy loss.
  • the present invention devised to solve the problems of the prior art as described above does not use both magnetic induction and magnetic resonance phenomena for wireless power transmission without using a magnetic resonance phenomenon, the circuit configuration is not complicated
  • the purpose is to transfer power to the system.
  • the object of the present invention is a power supply for supplying power for wirelessly transmitting power by magnetic resonance, the wireless power for all power transmission by magnetic resonance receiving the power supplied from the power supply.
  • a power transmitter, a magnetic resonance signal generator for controlling magnetic resonance to be generated in the wireless power transmitter, a wireless power receiver for receiving electric power transmitted from the wireless power transmitter, and operating by the power received from the wireless power receiver In the magnetic resonance power transmission device composed of a load, the wireless power transmitter and the wireless power receiver is a magnetic resonance power transmission device characterized in that the coil and capacitor are each connected in parallel to transmit and receive power wirelessly Is achieved.
  • the magnetic resonance power transmission apparatus of the present invention is designed to solve the problems of the prior art as described above, the present invention does not use both magnetic induction and magnetic resonance phenomena for wireless power transmission. It is possible to transmit power wirelessly without complicated circuit configuration.
  • the present invention can not only enable the power transmission in the low frequency band by using the magnetic resonance phenomenon, but also has the effect of minimizing the directional influence of the coils.
  • Figure 1 is a transmission unit, a repeater and a receiving module circuit according to the prior art
  • Figure 2 is an equivalent of the spatial sympathetic magnetic resonance wireless power transmission system according to the prior art
  • FIG. 3 is a block diagram of a magnetic resonance power transmission apparatus according to the present invention.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a power supply unit of a magnetic resonance power transmission device according to the present invention.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a magnetic resonance signal generator according to the present invention
  • FIG. 6 is a block diagram of the power receiver of the magnetic resonance power transmitter according to the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of a magnetic resonance power transmission apparatus [25] according to the present invention.
  • a power supply unit is configured to drive a magnetic resonance phenomenon by input of commercial power or DC power to transmit power wirelessly, and to supply power for wirelessly transmitting power using the same.
  • 110 and magnetic resonance is generated in the wireless power transmitter 120 and the wireless power transmitter 120 for receiving power supplied from the power supply 110 and transmitting power by magnetic resonance.
  • the magnetic resonance signal generator 130 is controlled to transmit power wirelessly.
  • the wireless power transmitter 120 includes a wireless power receiver 210 for receiving power transmitted wirelessly from the wireless power transmitter 120 and a load 220 operated by the power received from the wireless power receiver.
  • the present invention utilizes all of the present invention, and in contrast to the conventional technique using a closed circuit composed of a coil and a capacitor to relay transmission and reception, in the present invention, the wireless power transmission and reception (120) )
  • the wireless power receiver 210 is a parallel connection of the coil and the capacitor, respectively, the wireless power transmitter 120 and the wireless power receiver
  • the pass characteristics at a specific frequency are determined by the strongness.
  • the coil and the capacitor are connected in parallel to increase the resonance point voltage by the band-blocking effect than the input to make the vibration frequency, and to realize the resonance frequency of the low frequency band, the coil and the capacitor are wirelessly connected in parallel. Wirelessly transmits to the power receiver 210
  • FIG. 4 shows the configuration of the power supply unit of the magnetic resonance power transmission apparatus according to the present invention.
  • the power supplied to the power supply unit 110 is a DC power source or an AC power source.
  • the power supplied to the power supply unit 110 may include the rectifier 111 and the auxiliary power supply 112, even though the rectifier 111 and the auxiliary power supply 112 are included.
  • the power supply unit 112 does not perform any operation with respect to the DC power source wirelessly
  • DC power is supplied to the power transmitter 120 and the magnetic resonance signal generator 130.
  • the power supply unit 110 converts the AC power supplied to the power supply unit 110 into half-wave rectification, full-wave rectification, or bridge rectification.
  • a rectifier 111 for transmitting to 120 further includes a rectification unit for rectifying the AC power supplied to the power supply unit 110 to stand-by for standby driving of the magnetic resonance signal generator 130.
  • Auxiliary power supply unit 11 for supplying power is provided.
  • the noise filter 113 may be additionally included to remove power supply noise included in [25].
  • the noise filter 113 may be configured as one or more of a common mode filter, a differential mode filter, or a conjugate mode filter.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a magnetic resonance signal generator according to the present invention.
  • the magnetic resonance signal generator according to the present invention is preferably a duty ratio controller for controlling the duty ratio of power input to the wireless power transmitter 120.
  • the magnetic resonance signal generator 130 is responsible for the most important function of precisely and precisely controlling the duty ratio, and by adding an overload prevention circuit to the magnetic resonance signal generator 130, the magnetic resonance signal generator 130 It is also possible to prevent malfunction.
  • the duty ratio refers to the on-duty ratio in most cases, which means the ratio of the time when the field is turned on for one cycle, where T is the cycle, tl and t2 represent the time when each field is on and off, where the on-duty ratio is tl / T and the off-duty duty ratio is t2 / T.
  • the magnetic resonance signal generation unit 130 controls the duty ratio by varying the amount of power used by the load 220.
  • the duty ratio for wireless power transmission needs to be set according to the capacity. At transmit power, the duty ratio should be less than 80% and at high transmit power it should be at least 5%. In this case, if the duty ratio exceeds 80%,
  • the duty ratio may be adjusted by comparing the heat generation of the switching element according to the switching of the magnetic resonance signal generator 130 with the heat generation amount of the coil of the wireless power transmitter 120.
  • the amount of power used by the load 220 it is most preferable to design the amount of power used by the load 220 according to the capacity of the load 220, but, if the capacity of the load 220 is not known, The amount of power used may be estimated based on the standby power consumption of the load 220.
  • Magnetic resonance power transmission apparatus as shown in Figure 3, it is possible to directly transfer the power received by the wireless power receiver 210 to the load 220, as shown in Figure 6
  • the voltage or current value of the load 220 is the voltage of the wireless power receiver 210 or
  • the apparatus further includes a reference voltage / current setting unit 213 for designating a class value.
  • the voltage / current adjustment unit 214 is the reference voltage / current setting unit
  • a plurality of set values are input at 213 to generate a reference value according to a plurality of loads 220 having different operating voltages or currents, and thus not only when the load 220 is a single drive voltage or current value, but also a plurality of drive voltages. or
  • 214 is configured to include any one or more of the converter or inverter, and functions to control the linear or fill width of the output value of the converter or inverter.
  • the load 220 is a load driven by a direct current power source
  • the power received by the wireless power receiver 210 to supply direct current power to the load 220 is converted into direct current.
  • the conversion may further include a DC converter 212.
  • the noise included in the power received by the wireless power receiver 210 is the noise included in the power received by the wireless power receiver 210
  • the noise filter 211 may be a common mode filter, a differential mode filter or a conjugate mode.
  • any one or more of the filters may be configured.

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Abstract

본 발명은 무선 전력전송 코일 주위에 발생하는 감쇄파의 자기 공진 (또는 공명)을 이용한 자기 공명 전력전송 장치에 관한 것으로, 특히 수전부 공진 코일을 송전부 공진 코일과 동일한 주파수로 공진할 경우, 송신 공진 코일과 수신 공진 코일간에 전자파가 근거리 자기장을 통하여 송전부와 수전부로 이동하는 감쇄파 결합이 일어나도록 구성하여 무선에 의하여 전력전송이 이루어지도록 할 수 있는 자기 공명 전력전송 장치에 관한 것이다. 본 발명의 자기 공명 전력전송 장치는 자기공명에 의하여 무선으로 전력을 전송하기 위한 전원을 공급하는 전원공급부, 상기 전원공급부에서 공급된 전원을 입력받아 자기공명에 의하여 전력을 송신하기 위한 무선전력 송신부, 상기 무선전력 송신부에서 자기공명이 발생되도록 제어하는 자기공명신호 발생부, 상기 무선전력 송신부에서 전송된 전력을 수신하는 무선전력 수신부, 및 상기 무선전력 수신부에서 수신된 전력에 의하여 동작하는 부하로 구성된 자기공명 전력전송 장치에 있어서, 상기 무선전력 송신부 및 무선전력 수신부는 각각 코일 및 캐패시터가 병렬접속으로 이루어져 무선으로 전력을 송수신하는 것에 기술적 특징이 있다.

Description

명세서
【발명의 명칭】
자기 공명 전력전송 장치
【기술분야】
[5] 본 발명은 무선 전력전송 코일 주위에 발생하는 감쇄파의 자기 공 진 (또는 공명)올 이용한 자기 공명 전력전송 장치에 관한 것으로, 특히 수전부 공진 코일을 송전부 공진 코일과 동일한 주파수로 공진 할 ¾우, 송신 공진 코일과 수신 공진 코일간에 전자파가 근거리 자 기장을 통하여 송전부와수전부로 이동하는 감쇄파 결합이 일어나도
[10] 록 구성하여 무선에 의하여 전력전송이 이루어지도록 할 수 있는 자 기 공명 전력전송 장치에 관한 것이다.
【배경기술】
일반적으로 저주파 대역에서 전자기 유도를 이용한 무선전력전송 에 대한 연구가 많이 이루어지고 있지만, 전자기 유도 방식은 송신
[15] 과수신 코일의 배열이 일치하지 않은 경우 효율이 급격히 떨어지기 때문에 무선전력전송 시스템의 활용에 많은 애로사항들이 있다. 기존의 전자기 유도현상올 이용하는 무선전력전송 기술은 근역장 (near field)에서 코일 주위에 존재하는 비 방사형 감쇄교류를 이용 하여 구동하기 때문에 송신코일과 수신코일이 x,yᅳ z의 좌표상에 반
[20] 드시 일치해아 하며, 감쇄교류를 사용하기에 수 mm 내외로 코일이 인접해야 전기에너지가유도되는 치명적인 단점이 존재한다.
대한민국등록특허 제 10-0809461호는 도 1에 도시된 바와 같이 전 원공급부 (24)와 송신코일 (25)로 구성된 송신부 (21), 중계코일 (26) 과 캐패시터 (27)로 구성된 중계기 (22) 및 수신코일 (28)과 캐패시터
[25] (29)로 구성된 수신모들 (23)로 구성되어 무선으로 전력전송이 가능 하도록 하고 있다.
또한, 대한민국 공개특허 2011-0049659호는 도 2에 도시한 바와 같이 자기공진 무선전력전송 시스템은 송전부 (50) 및 수전부 (60)를 포함하고, 송전부 (50)는 소스 (51), 매칭희로 (52), 소스 코일 (53) 및
[30] 송전부 공진 코일 (54)을 포함하며, 수전부 (60)는 수전부 공진 코일 (61), 디바이스코일 (62), 정류 희로 (63), 및 부하 (64)를 포함한다. 그러나, 상기의 선행문헌들은 전자기 유도 방식에서 소스코일과 부하코일 사이에 두 개의 자기 공진 코일이 추가되어 모두 자기유도 와자기공명 현상을 모두 이용하고 있다. 자기공명 현상을 일으키는 구성들이 송신과 수신을 중계하기 위한 것으로 코일과 캐패시터로 구성된 폐회로를 사용하고 있어서 회로의 구성 이 복잡하며, 중간에 무선전력을 구현하기 위 한 회로가 포함되 어 있어 에너지 생성 자체에 불필요한 에너지 손실올 초래 할수 있
[5] 는 단점 이 있다.
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
상기와 같은 종래 기술의 문제점올 해결하기 위하여 안출된 본 발 명은 무선전력전송을 위하여 자기유도와 자기공명 현상을 모두 이용 [ 10] 하지 않고 자기공명 현상만을 이용하여 회로의 구성 이 복잡하지 않 으면서 무선으로 전력을 전송하기 위 한 목적 이 있다.
또한, 자기공명 현상만을 이용하여 저주과수 대 역에서의 전력전송 이 가능하고 코일들의 방향성 영향올 최소화하기 위한 것뿐만 아니 라, 무선전력 전송과 수신올 1 :1에서 1 :다수의 전송 방식을 구현하 [15] 는데 또 다론 목적 이 있다.
【기술적 해결방법】
본 발명의 상기 목적은 자기공명에 의하여 무선으로 전력을 전송 하기 위 한 전원을 공급하는 전원공급부, 상기 전원공급부에서 공급 된 전원을 입 력받아 자기공명에 의하여 전력올 송신하기 위 한 무선 [20] 전력 송신부, 상기 무선전력 송신부에서 자기공명 이 발생되도록 제 어하는 자기공명신호 발생부, 상기 무선전력 송신부에서 전송된 전 력을 수신하는 무선전력 수신부 및 상기 무선전력 수신부에서 수신 된 전력에 의하여 동작하는 부하로 구성된 자기공명 전력전송 장치 에 있어서 , 상기 무선전력 송신부 및 무선전력 수신부는 각각 코일 [25] 및 캐패시터가 병 렬접속으로 이루어져 무선으로 전력을 송수신하는 것올 특징으로 하는 자기 공명 전력전송 장치에 의해 달성된다. 【유리한 효과】
따라서, 본 발명의 자기 공명 전력전송 장치는 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 무선전력전송을 [30] 위하여 자기유도와 자기공명 현상을 모두 이용하지 않고 자기공명 현상만을 이용하여 회로의 구성 이 복잡하지 않으면서 무선으로 전력 을 전송할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 자기공명 현상만올 이용하여 저주파수 대역에서 의 전력전송이 가능하도록 할 수 있올 뿐만 아니라, 코일들의 방향 [35] 성 영향을 최소화하는 효과가 있다. 【도면의 간단한 설명】
도 1은 종래의 기술에 따른 송신부, 중계기 및 수신모들 회로, 도 2는 종래의 기술에 따른 공간 적웅형 자기공진 무선전력전송 시스템의 등가희로,
[5] 도 3은 본 발명에 따른 자기 공명 전력전송 장치의 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 자기 공명 전력전송 장치의 전원공급부의 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 자기 공명신호 발생부의 설명도, 도 6는 본 발명에 따른 자기 공명 전력전송 장치의 전력 수신부의 [10] 구성도이다.
【발명의 실시를 위한 형태】
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사 전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신 의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념올 적절
[15] 하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상올 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들올
[20] 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하 여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세 히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 자기 공명 전력전송 장치 [25] 의 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 무선으로 전력을 송신하기 위하여 상용 전원 또는 직류전원의 입력에 의하여 자기공명 현상올 만들도록 구 동하고 이를 이용하여 무선으로 전력을 전송하기 위한 전원을 공급 하는 전원공급부 (110)와, 상기 전원공급부 (110)에서 공급된 전원을 [30] 입력받아 자기공명에 의하여 전력을 송신하기 위한 무선전력 송신부 (120) 및 상기 무선전력 송신부 (120)에서 자기공명이 발생되 i록 제어하는 자기공명신호 발생부 (130)로 구성되어 무선으로 전력올 송신한다. 상기 무선전력 송신부 (120)에서 무선으로 전송된 전력올 수신하기 위한 무선전력 수신부 (210)와상기 무선전력 수신부에서 수신된 전 력에 의하여 동작하는 부하 (220)로 구성된다.
종래의 기술에서 무선 전력송신올 위하여 자기유도 현상과 자기공
[5] 명 현상올 모두 이용하고 있으며, 종래의 기술에서 송신과 수신을 중계하기 위하여 코일과 캐패시터로 구성된 폐회로를 이용하고 있는 것과 달리, 본 발명에서는 무선전력을 직접 송수신하는 무선전력 송 신부 (120) 및 무선전력 수신부 (210)가 각각 코일 및 캐패시터가 병 렬접속으로 이루어져 무선전력 송신부 (120)과 무선전력 수신부
[10] (210)가 LC병렬을 Direct로 Signal Driving하여 LC공명상태를 보유 하며, 자기공명 현상만올 이용하여 무선으로 전력을 송신 및 수신함 으로써, 저주파수 대역에서 무선으로 전력전송이 가능하도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 코일들의 방향성 영향을 최소화 할 수 있도록 하 고 있다. LC공진회로에서 직렬공진인 경우 공진 주파수신호를 인가
[15] 하게 되면, 인덕턴스와 캐패시턴스의 크기는 같지만 주파수 특성이 정반대이기 때문에 임피던스는 최소가 되고 반대로 인가되는 신호는 최대가 되어 전류가 최대치에 이루고, IX공진회로에서 병렬공진인 경우 공진주파수에서 임피던스는 무한대가 되어 전류가 최소치를 이 루고 전압이 증폭된다.
[20] 상기와 같이 IX병렬 공진올 이용하는 경우에 있어서, 저주파수 대 역에서의 무선 전력전송 및 코일의 방향성 영향이 가능한 것은, 일 반적인 자기공명 현상을 이용하는 무선 전력전송기술에서 채택하는 코일과 캐패시터가 직렬로 구성되어 대역통과 (Bandpass)를 이용하 는 것과 달리 본 발명에서는 무선전력 송신부 (120)과 무선전력 수
[25] 신부 (210)를 각각 코일과 캐패시터가 병렬로 접속되어 대역저지 (Bandstop)를사용하고 있기 때문이다.
이는, 다른 주파수들은 차단하면서 특정주파수만을 선택하여 통과 시킨다는 것이며, 반대로 LC병렬 공진이면 임피던스가 최대가 되어 특정 주파수 대역만을 차단시키고 다른 대역의 주파수는 통과 시키
[30] 게 된다. 이를 각각 대역통과또는 대역저지의 표현을 사용한다.
일반적으로 코일 (인덕터)은 주파수가 낮을수록 캐패시터는 주파수 가 높을수록 신호를 잘 통과시키며, 이들 코일과 캐패시터를 병렬로 접속하여 구동시키면 같은 주파수에서 코일은 신호를 통과하지 못하 게 캐패시터는 신호를 통과할 수 있도록 구동되며, 이 둘 중 어느
[35] 것이 강한가에 따라특정주파수에서의 통과특성이 결정된다. 본 발명의 무선전력 송신부 (120)에서 코일과 캐패시터를 병렬접 속하여 대역저지 효과로 공진점 전압을 입력보다상승시켜 진동주파 수를 만들며 저주파수대의 공진주파수를 구현하여 이를 코일과 캐패 시터가 병렬접속된 무선전력 수신부 (210)에 전송하여 무선으로 전
[5] 력을 전송할수 있도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 자기 공명 전력전송 장치의 전원공급부의 구성도를 나타낸 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 자기 공명에 의한 무선전력 전송의 경 우 전원공급부 (110)으로 공급되는 전원은 직류전원 또는 교류전원
[10] 증 어떠한 전원이어도 무관하다.
만약, 전원공급부 (110)에 공급되는 전원이 직류전원인 경우 상기 전원공급부 (110)로 공급되는 전원은 정류부 (111) 및 보조전원부 (112)가 포함되어 있다고 하더라도, 상기 정류부 (111) 및 보조전원 부 (112)가 직류전원에 대하여 별 다른 동작을 하지 않게 되어 무선
[15] 전력 송신부 (120) 및 자기공명신호 발생부 (130)로 직류전원이 그대 로 공급되게 된다.
그러나, 전원공급부 (110)에 공급되는 전원이 교류전원인 경우 상 기 전원공급부 (110)에서는 상기 전원공급부 (110)로 공급된 교류전 원을 반파정류, 전파정류 또는 브릿지 정류하여 무선전력 송신부
[20] (120)로 전송하는 정류부 (111)를 더 포함하며, 또한 전원공급부 (110)로 공급된 교류전원을 정류하여 자기공명 신호발생부 (130)의 은一오프 구동을 위한 스탠바이 (대기) 전원을 공급하게 되는 보조전 원부 (11)를 구비하게 된다.
또한, 전원공급부 (110)에는 전원공급부 (110)으로 공급되는 전원
[25] 에 포함된 전원 노이즈를 제거하기 위하여 노이즈 필터 (113)이 추 가로 포함될 수 있다. 이러한 노이즈 필터 (113)는 커먼모드 (common mode) 필터, 디퍼런셜 모드 (differential mode) 필터 또는 컨쥬게이트 모드 (conjugate mode) 필터 중 어느 하나 이상으로 구 성될 수 있다.
[30] 도 5은 본 발명에 따른 자기 공명신호 발생부의 설명도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자기 공명신호 발생부는 무선전력 송신부 (120)에 입력되는 전력의 듀티비를 제어하기 위한 듀티비 제어부인 것이 바람직하다. 자기 공명신호 발생부 (130)는 듀티비를 정확하게 정밀하게 제어하 는 가장 중요한 기능을 담당하며, 자기 공명신호 발생부 (130)에 과 부하 방지회로를 부가하여 자기 공명신호 발생부 ( 130)의 오동작을 방지하는 것도 가능하다.
[5] 도 5에서 도시한 바와 같이 듀티비라고 하면 온-듀티 비를 가리 키 는 경우가 대부분이며, 이는 한 주기에 대해서 필스가 온 상태인 시 간의 비율을 의미 하며, 여기서 , T는 주기, tl과 t2는 각 필스가 온인 상태의 시간과 오프인 상태의 시간을 나타내며, 이 때 온-듀티비는 tl/T이며 , 오프ᅳ듀티비는 t2/T이다.
[ 10] 상기의 자기공명 신호발생부 (130)은 부하 (220)의 사용전력량에 따라 듀티비를 가변하여 제어하도록 하며, 무선 전력전송올 위 한 듀 티비는 용량에 맞는 설정 이 필요하며, 낮은 전송전력에서는 듀티비 가 80% 미만이어 야 하며, 높은 전송전력에서는 5% 이상이어야 한 다. 이 경우 듀티비가 80%을 초과하는 경우 스위칭 소자의 데드 타
[15] 임 (Dead time)이 존재하지 않아 지속적 인 사용이 불가능할 수 있어 서 듀티비를 80% 미만으로 설정하는 것 이 바람직하다.
상기의 듀티비는 자기 공명신호 발생부 (130)의 스위 칭에 따른 스 위칭 소자에서의 발열과 무선전력 송신부 ( 120) 코일의 발열량을 비 교하여 듀티비를 조절하는 것도 가능하다.
[20] 여기에서, 부하 (220)의 사용전력량은 상기 부하 (220)의 용량에 맞게 송신측의 용량올 설계하는 것이 가장 바람직하며, 그러나, 상기 부하 (220)의 용량을 알고 있지 못한 경우 상기 부하 (220)의 대기 전력 소비량을 기준으로 사용전력량을 추정할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 자기 공명 전력전송 장치의 전력 수신부의
[25] 구성도이다.
본 발명에 따른 자기 공명 전력전송 장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 무선전력 수신부 (210)에 수신된 전력을 부하 (220)로 직접 전 송하는 것 이 가능하지만, 도 6에 도시 된 바와 같이 상기 부하 (220) 의 사용전압 또는 사용전류값이 무선전력 수신부 (210)의 전압 또는
[30] 전류와 일치되지 않는 경우 정전압 방식과 정전류 방식을 선택적으 로 각각 구현하거나 정전압 및 정전류 방식올 동시에 구현하는 것 이 가능하다.
이에 상기 부하 (220)의 사용 전압 또는 전류에 따른 전압 또는 전 류값에 따라 각각 형성하거나, 동시에 형성하기 위하여 기준전압 /전
[35] 류값을 지정하기 위한 기준전압 /전류 설정부 (213)를 더 포함한다. 또한, 상기 전압 /전류 조정부 (214)는 상기 기준전압 /전류 설정부
(213)에서 복수의 설정값을 입 력받아 사용전압 또는 전류가 상이한 복수의 부하 (220)에 따른 기준값올 발생하여 부하 (220)가 단일 구 동 전압 또는 전류값일 때 뿐만이 아니라, 복수의 구동 전압 또는
[5] 전류값에 의해 복수의 부하가 구동될 수 있도록 복수의 기준 전압 또는 전류값을 설정하는 것이 가능하다. 상기의 전압 /전류 조정부
(214)는 컨버터 또는 인버터중 어느 하나 이상을 포함하여 구성되 며, 상기 컨버 터 또는 인버터의 출력값올 리니어 또는 필스폭 제어 하는 기능을 한다.
[ 10] 또한, 상기 부하 (220)가 상기 부하가 직류전원에 의하여 구동되는 부하인 경우, 상기 부하 (220)에 직류전원을 공급하기 위하여 무선전 력 수신부 (210)에서 수신된 전력을 직류로 변환는 직류변환부 (212) 를 더 포함하는 것이 가능하다.
또한, 상기 무선전력 수신부 (210)에서 수신된 전력에 포함된 노이
[15] 즈를 제거 한 후 직접 부하 (220 )으로 전송하거나, 필요에 따라서는 전압조정부 (214) 또는 직류변환부 (212)로 전송하기 위하여 노이즈 필터 (211 )을 더 포함하는 것 이 바람직하며, 이 경우 상기 노이즈 필 터 (211 )는 커먼모드 (common mode) 필터, 디퍼 런셜 모드 (differential mode) 필터 또는 컨쥬게이트 모드 (conjugate mode)
[20] 필터 중 어느 하나 이상으로 구성될 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도 시하고 설명하였으나, 상기 한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명 의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명 이 속하는 기술분야 에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정 이 가능할
[25] 것이다.

Claims

청 구의 범 위
【청구항 1】 자기공명에 의하여 무선으로 전력을 전송하기 위 한 전원 을 공급하는 전원공급부;
상기 전원공급부에서 공급된 전원을 입 력받아 자기공명 에 의하여 전력을 송신하기 위 한 무선전력 송신부;
상기 무선전력 송신부에서 자기공명 이 발생되도록 제어 하는 자기공명신호 발생부;
상기 무선전력 송신부에서 전송된 전력을 수신하는 무선 전력 수신부; 및
상기 무선전력 수신부에서 수신된 전력에 의하여 동작하 는 부하로 구성된 자기공명 전력전송 장치에 있어서, 상기 무선전력 송신부 및 무선전력 수신부는 각각 코일 및 캐패시터가 병 렬접속으로 이루어져 무선으로 전력올 송 수신하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송 장치 .
【청구항 2】 제 1항에 있어서,
상기 자기공명신호 발생부는 무선전력 송신부에 입 력되 는 전력의 듀티비를 제어 하기 위 한 듀티비 제어부인 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송 장치 .
【청구항 3】 제 1항에 있어서,
상가 전원공급부로 공급되는 전원은 직류전원 또는 교류 전원중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전 송 장치 .
【청구항 4】 제 3항에 있어서 ,
상기 전원공급부로 공급되는 전원이 교류전원인 경우, 상기 전원공급부는 교류전원을 반파정류, 전파정류 또는 브릿지 정류하여 무선전력 송신부로 전송하는 정류부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송 장치 .
【청구항 5】 제 3항에 있어서,
상기 전원공급부로 공급되는 전원이 교류전원인 경우, 상기 전원공급부는 교류전원을 반파정류, 전파정류 또는 브릿지 정류하여 무선전력 송신부로 전송하는 정류부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송 장치 .
【청구항 6】 제 1항에 있어서,
상기 전원공급부에는 전원에서 공급되는 전원 노이즈를 제거하여 상기 무선전력 전송 송신부로공급하기 위한 노 이즈 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송 장치.
【청구항 7】 제 1항에 있어서,
상기 전원공급부에는 전원에서 공급되는 전원 노이즈를 제거하여 상기 무선전력 전송 송신부로 공급하기 위한 노 이즈 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송 장치.
【청구항 8】 제 7항에 있어서,
상기 듀티비 제어부의 부하의 사용전력량에 따른 듀티 비는 상기 사용전력량에 따라 5 내지 80%의 범위내에서 제어되는 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송 장치.
【청구항 9】 제 1항에 있어서,
상기 부하가 직류전원에 의하여 구동되는 부하인 경우, 상기 무선전력 수신부에서 수신된 전력을 직류로 변환하 여 상기 부하에 전력을 공급하기 위한 직류변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송 장치.
【청구항 10】 제 1항에 있어서,
상기 부하의 사용전압에 따른 전압 또는 전류값중 어느 하나 이상을 형성하기 위하여 값을 지정하기 위한 기준전 압 /전류 설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송 장치.
【청구항 11】 제 10항에 있어서,
상기 기준전압 /전류 설정부에서 설정된 값을 입력받아 싱기 설정된 값과 다른 설정 값올 발생시키기 위한 전압 / 전류 조정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공 명 전력전송 장치.
【청구항 12】 제 11항에 있어서,
상기 전압 /전류 조정부는 컨버터 또는 인버터중 어느 하나 이상을 포함하여 상기 컨버터 또는 인버터의 출력값 올^니어 또는 펄스폭 제어하는 것올 특징으로 하는 자 기 공명 전력전송 장치.
【청구항 13】 제 1항에 있어서,
상기 무선전력 수신부에서 수신된 전력에 포함된 노이 즈를 제거하여 부하로 전송하기 위한 노이즈 필터를 추가 로 포함하는 것을 특¾으로 하는 자기 공명 전력전송 장 치,
【청구항 14】 계 6항 또는 제 13항에 있어서,
상기 노이즈 필터는 커먼모드 (common mode) 필터, 디 퍼 런셜 모드 (differential mode) 필터 또는 컨쥬게이트 모드 (conjugate mode) 필터 중 어느 하나 이상으로 구성 되는 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송 장치 .
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