WO2017119622A1 - 무선 전력 송신기 및 수신기 - Google Patents

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WO2017119622A1
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wireless power
coil
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transmitting
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PCT/KR2016/014455
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임성현
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엘지이노텍 주식회사
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    • H—ELECTRICITY
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    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • H02J50/402—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices the two or more transmitting or the two or more receiving devices being integrated in the same unit, e.g. power mats with several coils or antennas with several sub-antennas

Definitions

  • the present invention relates to a wireless power transmitter and a wireless power receiver.
  • various electronic devices have a battery and are driven by using the electric power charged in the battery.
  • the battery may be replaced or recharged.
  • the electronic device has a contact terminal for contacting an external charging device.
  • the electronic device is electrically connected to the charging device through the contact terminal.
  • the contact terminals are exposed to the outside in the electronic device, they may be contaminated by foreign matter or shorted by moisture. In this case, a poor contact occurs between the contact terminal and the charging device, so that the battery is not charged in the electronic device.
  • the wireless power transmission system is a technology that delivers power without space through a space, and maximizes convenience of power supply to mobile devices and digital home appliances.
  • the wireless power transmission system has strengths such as saving energy through real-time power usage control, overcoming space constraints in power supply, and reducing waste battery emissions by recharging batteries.
  • Representative methods of the wireless power transmission system include a magnetic induction method and a magnetic resonance method.
  • the magnetic induction method is a non-contact energy transmission technology in which two coils are brought close to each other, current flows through one coil, and electromotive force is generated in the other coil through the magnetic flux generated. Therefore, a frequency of several hundred kHz can be used.
  • the magnetic resonance method is a magnetic resonance technique using only an electric field or a magnetic field without using an electromagnetic wave or a current, and the power transmission distance is several meters or more, and thus a band of several MHz may be used.
  • the wireless power transmission system includes a transmitter for wirelessly transmitting power and a receiver for receiving power and charging a load such as a battery.
  • a charging method of the receiving device that is, a magnetic induction method and one of the self-resonating method may be selected, and a transmission apparatus capable of wirelessly transmitting power corresponding to the charging method of the receiving device has been developed.
  • the wireless power transmitter having a plurality of transmission coils senses the size of the reception coil of the wireless power receiver and selects one transmission coil from among the plurality of transmission coils based on the detection result.
  • the wireless power receiver having a plurality of receiving coils senses the size of the transmitting coil of the wireless power transmitter and selects one receiving coil from among the plurality of receiving coils based on the detection result.
  • a wireless power transmitter for transmitting wireless power to a wireless power receiver includes a power supply unit; A transmission coil unit including a plurality of transmission coils of different sizes connected as one; And a controller configured to sense a size of a receiving coil of the wireless power receiver and determine one transmitting coil for transmitting the wireless power to the receiving coil among the plurality of transmitting coils based on the size of the receiving coil. Can be.
  • a wireless power receiver for receiving wireless power from a wireless power transmitter includes: a receiving coil unit including a plurality of receiving coils of different sizes connected as one; And a controller configured to sense a size of a transmitting coil of the wireless power transmitter and determine one receiving coil for receiving the wireless power from the transmitting coil among the plurality of receiving coils based on the size of the transmitting coil. Can be.
  • An operation method of a wireless power transmitter for transmitting wireless power to a wireless power receiver comprising: transmitting and receiving identification information with the wireless power receiver; Authenticating the wireless power receiver; Transmitting the wireless power to the wireless power receiver; Terminating the wireless power transmission; wherein the transmitting of the wireless power comprises: detecting a size of a receiving coil of the wireless power receiver; Determining one transmission coil among a plurality of transmission coils of different sizes connected to one based on the size of the receiving coil; And transmitting the wireless power to the wireless power transmitter through the one transmission coil.
  • a wireless power transmitter for transmitting wireless power to a wireless power receiver includes: a transmission coil unit including a plurality of transmission coils of different sizes; And a controller configured to sense a size of a receiving coil of the wireless power receiver and determine one transmitting coil for transmitting the wireless power to the receiving coil among the plurality of transmitting coils based on the size of the receiving coil. Can be.
  • a wireless power receiver for receiving wireless power from a wireless power transmitter includes: a receiving coil unit including a plurality of receiving coils of different sizes; And a controller configured to sense a size of a transmitting coil of the wireless power transmitter and determine one receiving coil for receiving the wireless power from the transmitting coil among the plurality of receiving coils based on the size of the transmitting coil. Can be.
  • An operation method of a wireless power transmitter for transmitting wireless power to a wireless power receiver comprising: transmitting and receiving identification information with the wireless power receiver; Authenticating the wireless power receiver; Transmitting the wireless power to the wireless power receiver; Terminating the wireless power transmission; wherein the transmitting of the wireless power comprises: detecting a size of a receiving coil of the wireless power receiver; Determining one transmission coil among a plurality of transmission coils based on the size of the reception coil; And transmitting the wireless power to the wireless power transmitter through the one transmission coil.
  • a wireless power transmitter having a plurality of transmission coils senses the size of a reception coil of a wireless power receiver, selects one transmission coil from among the plurality of transmission coils based on the detection result, and wireless power. By transmitting the power transmission efficiency can be maximized.
  • the wireless power receiver having a plurality of receiving coils senses the size of the transmitting coil of the wireless power transmitter and selects one receiving coil from among the plurality of receiving coils based on the detection result, thereby wireless power. Receiving may maximize the wireless power reception efficiency.
  • the wireless power transmitter having a plurality of transmission coils senses the size of a reception coil of a wireless power receiver and selects one transmission coil from among the plurality of transmission coils based on the detection result, thereby wireless power. By transmitting the power transmission efficiency can be maximized.
  • the wireless power receiver having a plurality of receiving coils senses the size of the transmitting coil of the wireless power transmitter and selects one receiving coil from among the plurality of receiving coils based on the detection result, thereby wireless power. Receiving may maximize the wireless power reception efficiency.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a transmitter as one of sub-systems constituting a wireless power transmission system according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a transmitter as one of sub-systems configuring a wireless power transmission system according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a receiver as one of sub-systems constituting a wireless power transmission system according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a receiver as one of sub-systems configuring a wireless power transmission system according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation of a wireless power transmission system, focusing on an operation state of a wireless power transmission apparatus.
  • FIG. 8 is a top view of a transmitting coil unit or a receiving coil unit according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a top view of a transmitting coil unit or a receiving coil unit according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 10 is a top view of a transmitting coil unit or a receiving coil unit according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 11 is a top view of a transmitting coil unit or a receiving coil unit according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 12 is a side view of a transmitting coil unit and a receiving coil unit according to an embodiment.
  • FIG. 13 is a side view of a transmitting coil unit and a receiving coil unit according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 14 is a side view of a transmitting coil unit and a receiving coil unit according to another exemplary embodiment.
  • 15 is a device diagram of a wireless power transmitter according to an embodiment.
  • 16 is a flowchart illustrating an operation of a wireless power transmitter according to an embodiment.
  • 17 is an apparatus diagram of a wireless power receiver according to an embodiment.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating an operation of a wireless power receiver according to an embodiment.
  • 19 is a top view and a side view of a transmitting coil unit or a receiving coil unit according to an embodiment.
  • 20 is a top view and a side view of a transmitting coil unit or a receiving coil unit according to another exemplary embodiment.
  • 21 is a top view of a transmitting coil unit or a receiving coil unit according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 22 is a top view of a transmitting coil unit or a receiving coil unit according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 23 is a top view of a transmitting coil unit or a receiving coil unit according to another embodiment.
  • 24 is a side view of a transmitting coil unit and a receiving coil unit according to another embodiment.
  • 25 is a side view of a transmitting coil unit and a receiving coil unit according to another embodiment.
  • 26 is a side view of a transmitting coil unit and a receiving coil unit according to another exemplary embodiment.
  • 27 is a device diagram of a wireless power transmitter according to another embodiment.
  • FIG. 28 is a flowchart illustrating an operation of a wireless power transmitter, according to another embodiment.
  • 29 is a device diagram of a wireless power receiver according to another embodiment.
  • FIG. 30 is a flowchart illustrating an operation of a wireless power receiver according to another embodiment.
  • the embodiment selectively uses various types of frequency bands from low frequency (50 kHz) to high frequency (15 MHz) for wireless power transmission, and may include a communication system capable of exchanging data and control signals for system control. .
  • the embodiment may be applied to various industrial fields such as a mobile terminal industry, a smart watch industry, a computer and laptop industry, a home appliance industry, an electric vehicle industry, a medical device industry, and a robot industry that use a battery or use electronic devices. .
  • the embodiment may consider a system capable of transmitting power to one or more devices by using one or a plurality of transmission coils.
  • a battery shortage problem may be solved in a mobile device such as a smart phone or a notebook.
  • a mobile device such as a smart phone or a notebook.
  • the battery is automatically charged and can be used for a long time.
  • a wireless charging pad is installed in public places such as cafes, airports, taxis, offices, restaurants, and the like, it is possible to charge various mobile devices regardless of the different charging terminals for each mobile device manufacturer.
  • wireless power transmission technology is applied to household appliances such as vacuum cleaners and fans, there is no need to search for a power cable, and complicated wiring disappears in the home, thereby reducing wiring in a building and increasing space utilization.
  • Wireless power transfer system A system that provides wireless power transfer within a magnetic field region.
  • Wireless power transfer system A device that wirelessly transmits power to a wireless power receiver within a magnetic field region and manages the entire system, which may be referred to as a wireless power transmitter or transmitter. Can be.
  • Wireless power receiver system A device that receives power wirelessly from a wireless power transmitter in a magnetic field region and may be referred to as a wireless power receiver or a receiver.
  • Charging area An area where wireless power transmission is performed in the magnetic field area.
  • the charging area may vary depending on the size of the application, required power, and operating frequency.
  • the S parameter is a ratio of input voltage to output voltage in the frequency distribution that corresponds to the ratio of input port to output port (S 21 ) or its own reflection of each input / output port, that is, its own input. This is the reflection of the output (reflection S 11 , S 22 ).
  • Quality factor Q In resonance, the value of Q means the quality of frequency selection. The higher the Q value, the better the resonance characteristics, and the Q value is expressed as the ratio of the energy stored in the resonator to the energy lost.
  • Typical methods for transmitting power wirelessly include magnetic induction and magnetic resonance.
  • a magnetic induction type non-contact energy transmission is a technique for generating an electromotive force in the source inductor (L s) for the magnetic flux to the medium load inductor (L l) generated by the current to the spill source inductor (L s) of one close to each other.
  • the magnetic resonance method combines two resonators and transmits energy wirelessly by using a resonance technique that generates electric and magnetic fields in the same wavelength range while vibrating at the same frequency due to magnetic resonance caused by natural frequencies between the two resonators. It is a technique to do.
  • a transmitting device in a magnetic induction equivalent circuit, includes a source voltage V s , a source resistor R s , a source capacitor C s for impedance matching, and a receiver according to a device for supplying power. It may be implemented as a source coil (L s ) for magnetic coupling.
  • the receiver may be implemented as a load resistor (R L ), which is an equivalent resistance of the receiver, a load capacitor (C L ) for impedance matching, and a load coil (L L ) for magnetic coupling with a transmitter.
  • the magnetic coupling degree of the source coil L s and the load coil L L may be represented by mutual inductance M s l .
  • the ratio of input voltage to output voltage (S 21 ) is obtained from a magnetic induction equivalent circuit consisting solely of coils without a source capacitor (C s ) and a load capacitor (C l ) for impedance matching.
  • the maximum power transfer condition satisfies Equation 1 below.
  • the maximum power transmission is possible when the ratio of the inductance of the transmitting coil (L s ) and the source resistance (R s ) and the ratio of the inductance of the load coil (L l ) and the load resistance (R l ) are the same.
  • the self-reflection value (S 11 ) of the input / output port at the point of maximum power transfer cannot be zero.
  • the power transfer efficiency may vary greatly depending on the mutual inductance (M sl ) value.
  • a source capacitor C s may be added to the transmitter as a compensation capacitor for impedance matching.
  • a load capacitor C 1 may be added to the receiver.
  • the compensation capacitors C s and C L may be connected in series or in parallel to each of the receiving coil L s and the load coil L L.
  • passive elements such as additional capacitors and inductors may be further added to each of the transmitter and the receiver for impedance matching.
  • a transmitter in a self-resonant equivalent circuit, includes a source coil constituting a closed circuit by series connection of a source voltage V s , a source resistor R s , and a source inductor L s .
  • the transmission-side resonant inductor L 1 and the transmission-side resonant capacitor C 1 may be implemented as a transmission-side resonant coil which forms a closed circuit in series connection.
  • the receiver is connected in series with a load coil (L l ) and a load inductor (L l ) in series by connecting a load coil and a receiving side resonant inductor (L 2 ) and a receiving side resonant capacitor (C 2 ).
  • the source inductor L s and the transmitting side inductor L 1 may be magnetically coupled with a coupling coefficient of K 01 .
  • the load inductor L 1 and the load side resonant inductor L 2 may be magnetically coupled with a coupling coefficient of K 23 .
  • the transmitting side resonant inductor L 1 and the receiving side resonant inductor L 2 may be magnetically coupled with a coupling coefficient of K 12 .
  • the source coil and / or the load coil may be omitted, and may include only the transmitting side resonant coil and the receiving side resonant coil.
  • the impedance matching element can also be a passive element such as an inductor and a capacitor.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a transmitter as one of sub-systems constituting a wireless power transmission system according to an embodiment.
  • the wireless power transmitter 310 may be referred to as a wireless power transmitter, a transmitter, or a transmitter.
  • the wireless power transmission system may include a transmitting device 310 and a receiving device 320 that receives power wirelessly from the transmitting device 310.
  • the wireless power transmitter 310 may include a transmitter-side power converter 311 which converts an input AC signal into power and outputs the AC signal.
  • the wireless power transmitter 310 generates a magnetic field based on an AC signal output from the transmission power converter 311 to provide power to the wireless power receiver 320 in the charging region. It may include.
  • the wireless power transmitter 310 may include a transmitter controller 303 for controlling power conversion of the transmitter power converter 311.
  • the transmitter control unit 303 may adjust the amplitude and frequency of the output signal of the transmitter power converter 311.
  • the transmitting side controller 303 may perform impedance matching of the transmitting side resonant circuit 102.
  • the transmitter side controller 303 may sense impedance, voltage, and current information from the transmitter side power converter 311 and the transmitter side resonant circuit 312.
  • the transmitting side controller 303 may wirelessly communicate with the receiving device 320.
  • the transmission power converter 311 includes a power converter (not shown) for converting an AC signal into a direct current, a power converter (not shown) for outputting a direct current by varying the level of the direct current, and a power converter for converting a direct current into an alternating current. It may include at least one of the portion (not shown).
  • the transmission-side resonant circuit unit 312 may include a coil and an impedance matching unit (not shown) capable of resonating with the coil.
  • the transmitting side controller 313 may include a sensing unit (not shown) and a wireless communication unit (not shown) for sensing impedance, voltage, and current information.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a transmitter as one of sub-systems configuring a wireless power transmission system according to another exemplary embodiment.
  • the transmitter 410 includes a transmitter AC / DC converter 411, a transmitter DC / AC converter 412, a transmitter impedance matcher 413, a transmitter coil 414, and the like.
  • Sender side communication and control unit 415 may be included.
  • the transmitter AC / DC converter 411 is a power converter that converts an AC signal supplied from the outside into a DC signal under the control of the transmitter communication and the controller 415.
  • the transmission AC / DC converter 311 may include a rectifier 411-1 and a transmission DC / DC converter 411-2 as a subsystem.
  • the rectifier 411-1 is a system for converting the provided AC signal into a DC signal.
  • the rectifier 411-1 may be a diode rectifier having a relatively high efficiency in high frequency operation.
  • the rectifier 411-1 may be a synchronous rectifier capable of being one-chip.
  • the rectifier 411-1 may be a hybrid rectifier capable of saving cost and space and having a high degree of dead time.
  • the transmitter-side DC / DC converter 411-2 may adjust the level of the DC signal provided from the rectifier 411-1 under the control of the transmitter-side communication and the controller 415.
  • the transmitter DC / DC converter 411-2 may be a buck converter that lowers the level of the input signal.
  • the transmitting side DC / DC converter 411-2 may be a boost converter for raising the level of the input signal.
  • the transmission DC / DC converter 411-2 may be a buck boost converter or a cub converter that can lower or raise the level of the input signal.
  • the transmission-side DC / DC converter 411-2 may include a switch element that performs a power conversion control function.
  • the transmitter DC / DC converter 411-2 may include an inductor and a capacitor which serve as a power conversion mediator or output voltage smoothing function.
  • the transmission-side DC / DC converter 411-2 may include a transformer that adjusts a voltage gain or performs an electrical separation function (isolating function).
  • the transmitting-side DC / DC converter 411-2 may remove the ripple component or pulsation component (AC component included in the DC signal) included in the input DC signal.
  • the transmitter-side communication and controller 415 may adjust the error between the command value of the output signal of the transmitter-side DC / DC converter 411-2 and the actual output value through a feedback method.
  • the transmitter DC / AC converter 412 converts the DC signal output from the transmitter AC / DC converter 411 into an AC signal under the control of the transmitter-side communication and the control unit 415, and converts the frequency of the converted AC signal. Can be adjusted.
  • the transmitter DC / AC converter 412 may be a half bridge inverter or a full bridge inverter. In the wireless power transmission system, various amplifiers for converting direct current into alternating current may be applied. Examples include class A, B, AB, C, and E class F amplifiers.
  • the transmitter DC / AC converter 412 may include an oscillator (not shown) for generating a frequency of the output signal and a power amplifier (not shown) for amplifying the output signal.
  • the AC / DC converter 411 and the transmitter DC / AC converter 412 may be replaced with an AC power supply, and may be omitted or replaced with another configuration.
  • the transmitter impedance matching unit 413 may smoothly flow signals by minimizing reflected waves at points having different impedances. Since the two coils of the transmitting device 410 and the receiving device 420 are spatially separated and have a large amount of magnetic field leakage, power is transmitted by correcting an impedance difference between the two connection terminals of the transmitting device 410 and the receiving device 420. The efficiency can be improved.
  • the transmission impedance matching unit 413 may be configured of at least one of an inductor, a capacitor, and a resistor. The transmitter impedance matching unit 413 may adjust the impedance value for impedance matching by varying the inductance of the inductor, the capacitance of the capacitor, and the resistance of the resistor under the control of the communication and control unit 415.
  • the transmission impedance matching unit 413 may have a series resonance structure or a parallel resonance structure.
  • the transmitter impedance matching unit 413 may minimize the energy loss by increasing the inductive coupling coefficient between the transmitter 410 and the receiver 420.
  • the transmission impedance matching unit 413 may change a separation distance between the transmission device 410 and the reception device 420 or may cause a metallic foreign object (FO).
  • FO metallic foreign object
  • the transmitting side coil 414 may be implemented with a plurality of coils or a single coil. When a plurality of transmitting side coils 414 are provided, they may be disposed spaced apart from each other or overlapped with each other. When the plurality of transmitting coils 414 are overlapped and disposed, the overlapping area may be determined in consideration of the variation in magnetic flux density. In addition, when manufacturing the transmitting side coil 414 may be produced in consideration of the internal resistance and radiation resistance. At this time, if the resistance component of the transmitting coil 414 is small, a quality factor may be high and transmission efficiency may increase.
  • the communication and control unit 415 may include a transmitting side control unit 415-1 and a transmitting side communication unit 415-2.
  • the transmitter control unit 415-1 may include at least one of a power demand of the wireless power receiver 420, a current charge amount, a voltage V rect of the rectifier output terminal of the receiver 420, respective charging efficiencies of the plurality of receivers, and a wireless power scheme. It may serve to adjust the output voltage (or current I tx_coil flowing in the transmitting coil) of the transmitting side AC / DC converter 411 in consideration of one or more, and the transmitting side DC / AC in consideration of the maximum power transmission efficiency.
  • Frequency and switching waveforms for driving the converter 412 may be generated to control power to be transmitted, and an algorithm, program, or application required for control read from a storage unit (not shown) of the receiving device 420.
  • the overall operation of the receiving apparatus 420 may be controlled using the control unit 420.
  • the transmitting control unit 415-1 may be a microprocessor, a micro controller unit (MCU), or a micom.
  • the transmitting side communication unit 415-2 may communicate with the receiving side communication unit
  • the transmitting side communication unit 415-2 may use a short range communication method such as Bluetooth, NFC, or Zigbee.
  • the transmitter-side communication unit 415-2 and the receiver-side communication unit may perform transmission / reception of charging status information, a charging control command, and the like, and the charging status information may include the number of the wireless power receiver 420, the remaining battery capacity, and the charging. The number of times, the amount of usage, the battery capacity, the battery ratio, and the amount of transmission power of the transmitting device 410.
  • the transmitting-side communication unit 415-2 may control the charging function control signal for controlling the charging function of the receiving device 420.
  • the charging function control signal may be a control signal for controlling the wireless power receiver 420 to enable or disable the charging function.
  • the transmitter-side communication unit 415-2 may be communicated in an out-of-band format configured as a separate module, but is not limited thereto.
  • the transmitter-side communication unit 415-2 may use the feedback signal transmitted from the receiver 420 to the transmitter 1000 by using the power signal transmitted by the transmitter 410.
  • the transmitter-side communication unit 415-2 transmits a signal to the receiver 420 by the transmitter 410 using a frequency shift of a power signal transmitted by the transmitter 410. -band) may be used for communication.
  • the reception device 420 may modulate the feedback signal and transmit information such as charging start, charging end, battery status, etc. to the wireless power transmitter 410 through the feedback signal.
  • the transmitting side communication unit 415-2 may be configured separately from the transmitting side control unit 415-1.
  • the wireless power transmission apparatus 410 of the wireless power transmission system according to the embodiment may further include a detector 416.
  • the detection unit 416 includes an input signal of the transmitting side AC / DC converter 411, an output signal of the transmitting side AC / DC converter 411, an input signal of the transmitting side DC / AC converter 412, and a transmitting side DC.
  • / Output signal of the AC converter 412, the input signal of the transmission impedance matching unit 413, the output signal of the transmission impedance matching unit 413, the input signal of the transmission coil 414 or the transmission coil 414 At least one of the signal on the) can be detected.
  • the signal may include at least one of information on current, information on voltage, or information on impedance.
  • the detected signal is fed back to the communication and control unit 415, and based on the communication and control unit 415, the transmitting side AC / DC converter 411, the transmitting side DC / AC converter 412, and the transmitting side impedance matching.
  • the unit 413 may be controlled.
  • the communication and control unit 415 may perform foreign object detection (FOD).
  • the detected signal may be at least one of a voltage and a current.
  • the detector 416 may be configured with different hardware from the communication and control unit 415, or may be implemented with one piece of hardware.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a receiver as one of sub-systems constituting a wireless power transmission system according to an embodiment.
  • the wireless power receiver 520 may be referred to as a wireless power receiver or a receiver or receiver.
  • the wireless power transmission system may include a transmitting device 510 and a receiving device 520 that receives power wirelessly from the transmitting device 510.
  • the receiving device 520 may include a receiving side resonant circuit 521, a receiving side power converter 522, a receiving side controller 523, and a load 524.
  • the reception side resonance circuit unit 521 may receive an AC signal transmitted from the transmission device 510.
  • the reception side power converter 522 may convert the AC power from the reception side resonant circuit unit 521 to output a DC signal.
  • the load 524 may be charged by receiving a DC signal output from the power conversion unit 202 on the receiving side.
  • the load 524 may include a battery 524-1 and a battery manager 524-1.
  • the battery manager 524-1 may adjust the voltage and current applied to the battery 524-1 by sensing the state of charge of the battery 524-1.
  • the receiving controller 523 may sense the current voltage of the receiving resonance circuit 521.
  • the receiving side controller 523 may perform impedance matching of the receiving side resonance circuit unit 521.
  • the receiving side controller 523 may control power conversion of the receiving side power converter 522.
  • the receiving controller 523 may adjust the level of the output signal of the receiving power converter 522.
  • the receiving side controller 523 may sense an input or output voltage or current of the receiving side power converter 522.
  • the receiving controller 523 may control whether to supply the output signal of the receiving power converter 522 to the load 524.
  • the receiving controller 523 may communicate with the transmitting device 510.
  • the receiving side power converter 522 may include a power converter that converts an AC signal into a direct current, a power converter that outputs a direct current by varying the level of the direct current, and a power converter that converts a direct current into an alternating current.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a receiver as one of sub-systems configuring a wireless power transmission system according to another exemplary embodiment.
  • the wireless power transmission system may include a transmitting device 510 and a receiving device 620 that receives power wirelessly from the transmitting device 510.
  • the receiver 620 includes a receiver coil unit 621, a receiver impedance matching unit 622, a receiver AC / DC converter 623, a DC / DC converter 624, a load 625, and a receiver side.
  • the communication and control unit 626 may be included.
  • the receiver AC / DC converter 623 may be referred to as a rectifier that rectifies an AC signal into a DC signal.
  • the receiving coil unit 621 may receive power through a magnetic induction method or a magnetic resonance method. As such, it may include at least one of an induction coil and a resonant coil according to a power reception method.
  • the receiving side coil unit 621 may be disposed in the mobile terminal together with an antenna for near field communication (NFC).
  • the receiving coil unit 621 may be the same as the transmitting coil unit.
  • the dimensions of the receiving antenna of the receiving coil unit 621 may vary depending on the electrical characteristics of the receiving device 620.
  • the receiving impedance matching unit 622 may perform impedance matching between the transmitting device 610 and the receiving device 620.
  • the receiving AC / DC converter 623 rectifies the AC signal output from the receiving coil unit 621 to generate a DC signal.
  • the output voltage of the receiving side AC / DC converter 623 may be referred to as a rectified voltage V rect , and the receiving side communication and control unit 626 may output the output voltage of the receiving side AC / DC converter 623. Can be detected or changed.
  • the receiving side communication and control unit 626 is a minimum rectified voltage (V rect _min ) (or referred to as a minimum output voltage) that is the minimum value of the output voltage of the receiving side AC / DC converter 623, the maximum rectified voltage (V) state parameter information such as information about the rectified voltage (V rect _set ) (or referred to as the optimum output voltage) having a voltage value of any one of rect_max ) (or referred to as the maximum output voltage) and a value between the minimum and maximum values. May be transmitted to the transmitting device 610.
  • V rect _min minimum rectified voltage
  • V maximum rectified voltage
  • the receiving DC / DC converter 624 may adjust the level of the DC signal output from the receiving AC / DC converter 623 according to the capacity of the load 625.
  • the load 625 may include a battery, a display, a voice output circuit, a main processor, a battery manager, and various sensors.
  • the receiving side communication and control unit 626 may be activated by the wake-up power received from the transmitting side communication and the control unit.
  • the reception side communication and the control unit 626 may perform communication with the transmission side communication and the control unit.
  • the receiving side communication and control unit 626 may control the operation of the subsystem of the receiving device 620.
  • the receiving device 620 may be configured in singular or plural and may receive energy from the transmitting device 610 wirelessly at the same time. That is, in the wireless resonant wireless power transmission system, a plurality of receiving devices may receive power from one transmitting device 610. In this case, the transmission impedance matching unit of the transmission device 610 may adaptively perform impedance matching between the plurality of reception devices. The same may be applied to the case where a plurality of receiving side coil parts are independent of each other in a magnetic induction method.
  • the power receiving scheme may be the same system or may be a different kind of system.
  • the transmitting device 610 may be a system for transmitting power in a magnetic induction method or a magnetic resonance method or a system using both methods.
  • the transmitting side AC / DC conversion unit in the transmission device 610 is tens or hundreds of V (for example 110V ⁇ 220V AC signal of tens or hundreds of Hz (for example, 60 Hz) may be applied to convert a DC signal of several V to several tens of V and hundreds of V (for example, 10 V to 20 V) and output.
  • the transmitting side DC / AC converter may receive a DC signal and output an AC signal having a KHz band (for example, 125 KHz).
  • the receiving side AC / DC converter 623 of the receiving device 620 receives an AC signal having a KHz band (for example, 125 KHz) and receives a voltage of several V to several tens of V and hundreds of V (for example, 10 V to 20 V). Can be converted to a DC signal and output.
  • the receiving DC / DC converter 624 may output a DC signal of, for example, 5V, suitable for the load 625, and transmit the DC signal to the load 625.
  • the transmitting side AC / DC conversion unit in the transmitting device 610 of several tens or hundreds of V (eg 110V to 220V) of tens or hundreds of Hz (eg 60Hz)
  • the AC signal may be applied to convert a DC signal of several V to several tens V and several hundred V (for example, 10 V to 20 V) and output the converted DC signal.
  • the transmitting DC / AC converter may receive a DC signal and output an AC signal having a MHz band (for example, 6.78 MHz).
  • the receiving side AC / DC converter 623 of the receiving device 620 receives an AC signal of MHz (for example, 6.78 MHz) and receives several V to several tens of V and several hundred V (for example, 10 V to 20 V). Can be converted into DC signal and output.
  • the DC / DC converter 624 may output a DC signal of, for example, 5V suitable for the load 625 and transmit the DC signal to the load 625.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation of a wireless power transmission system, focusing on an operation state of a wireless power transmission apparatus.
  • the transmitter may have at least 1) a standby state, 2) a digital ping state, 3) an authentication state, 4) a power transmission state, and 5) a charging termination state.
  • the transmitter When power is applied from the outside to the transmitter to start the transmitter, the transmitter can be in a standby state.
  • the transmitter in the standby state may detect the presence of an object (eg, a receiver or a foreign object (FO)) disposed in the charging area.
  • an object eg, a receiver or a foreign object (FO)
  • the transmitter may detect the object by monitoring a change in magnetic flux, a change in capacitance between the object and the transmitter, a change in inductance, or a shift in resonance frequency, but is not limited thereto. It is not.
  • the transmitter In the digital ping state, the transmitter is connected to the rechargeable receiver and checks whether it is a valid receiver capable of charging with wireless power provided from the transmitter.
  • the transmitter may generate and output a digital ping having a preset frequency and timing to be connected to the rechargeable receiver.
  • the receiver may respond to the digital ping by modulating the power signal according to a communication protocol. If the transmitter receives a valid signal from the receiver, the transmitter may move to the authentication state without removing the power signal. If the end of charging (EOC) request is received from the receiver, the transmitter may move to the end of charging state.
  • EOC end of charging
  • the transmitter may remove the power signal and return to the standby state.
  • the transmitter may transmit the authentication information of the transmitter to the receiver to check compatibility between the transmitter and the receiver.
  • the receiver may transmit authentication information to the transmitter.
  • the transmitter may check the authentication information of the receiver.
  • the transmitter transfers to the power transmission state, and when the authentication fails or exceeds the preset authentication time, the transmitter may return to the standby state.
  • the communication unit and the control unit of the transmitter may provide charging power to the receiver by controlling the transmitter based on the control data provided from the receiver.
  • the transmitter can verify that it does not depart from an appropriate operating range or that stability due to foreign object detection (FOD) is not a problem.
  • FOD foreign object detection
  • the transmitter may stop the power transmission and move to the charge end state.
  • the transmitter may remove the power signal and return to the standby state.
  • the receiver enters the charging area again after the transmitter is removed, the aforementioned cycle may proceed again.
  • the transmitter may return to the authentication state according to the charging state of the load of the receiver, and may provide the receiver with the charging power adjusted based on the state information of the load.
  • the transmitter may proceed to the end of charging.
  • the transmitter may stop power transmission and wait for a predetermined time.
  • the transmitter may enter the digital ping state to connect with the receiver disposed in the charging area after a predetermined time elapses.
  • the transmitter When the transmitter receives the information that the preset temperature has been exceeded from the receiver, it can wait for a predetermined time.
  • the transmitter may enter the digital ping state after the predetermined time has elapsed to access the receiver disposed in the charging area.
  • the transmitter can also monitor whether the receiver has been removed from the charging area for a period of time.
  • the transmitter may return to the standby state when the receiver is removed from the charging area.
  • FIG. 8 is a top view of a transmitting coil unit or a receiving coil unit according to an embodiment.
  • the transmission coil unit 810 may include a plurality of transmission coils 811 to 814.
  • the plurality of transmission coils 811 to 814 may be circular.
  • the first transmitting coil 811 may be disposed in the center of the transmitting coil unit 810.
  • the transmitting coil unit 810 may include a second transmitting coil 812 surrounding the first transmitting coil 811.
  • the transmitting coil unit 810 may include a third transmitting coil 813 surrounding the second transmitting coil 812.
  • the transmitting coil unit 810 may include a fourth transmitting coil 814 that surrounds the third transmitting coil 813.
  • the plurality of transmission coils 811 to 814 may be electrically connected.
  • the transmitting coil unit 810 may include a switch for controlling an electrical connection to each connection portion of each of the plurality of transmitting coils 811 to 814.
  • the receiving coil unit 820 may include a plurality of receiving coils 821 to 824.
  • the first receiving coil 821 may be disposed in the center of the receiving coil unit 820.
  • the receiving coil unit 820 may include a second receiving coil 822 surrounding the first receiving coil 821.
  • the receiving coil unit 820 may include a third receiving coil 823 surrounding the second receiving coil 822.
  • the receiving coil unit 820 may include a fourth receiving coil 824 surrounding the third receiving coil 823.
  • the plurality of receiving coils 821 to 824 may be electrically connected.
  • the receiving coil unit 820 may include a switch for controlling an electrical connection to each connection portion of each of the plurality of receiving coils 821 to 824.
  • FIG. 9 is a top view of a transmitting coil unit or a receiving coil unit according to another exemplary embodiment.
  • the transmission coil unit 910 may include a plurality of transmission coils 911 to 914.
  • the plurality of transmission coils 911 to 914 may be circular.
  • the first transmitting coil 911 may be disposed in the center of the transmitting coil unit 910.
  • the transmitting coil unit 910 may include a second transmitting coil 912 surrounding the first transmitting coil 911.
  • the transmitting coil unit 910 may include a third transmitting coil 913 surrounding the second transmitting coil 912.
  • the transmitting coil unit 910 may include a fourth transmitting coil 914 surrounding the third transmitting coil 913.
  • the plurality of transmission coils 911 to 914 may be electrically connected.
  • the transmitting coil unit 910 may include a switch for controlling an electrical connection to each connection portion of each of the plurality of transmitting coils 911 to 914.
  • the receiving coil unit 920 may include a plurality of receiving coils 921 to 924.
  • the first receiving coil 921 may be disposed in the center of the receiving coil unit 920.
  • the receiving coil unit 920 may include a second receiving coil 922 surrounding the first receiving coil 921.
  • the receiving coil unit 920 may include a third receiving coil 923 surrounding the second receiving coil 922.
  • the receiving coil unit 920 may include a fourth receiving coil 924 surrounding the third receiving coil 923.
  • the plurality of receiving coils 921 to 924 may be electrically connected.
  • the receiving coil unit 920 may include a switch for controlling electrical connection to each of the connection portions of each of the plurality of receiving coils 921 to 924.
  • the plurality of transmission coils 911 to 914 may be square.
  • the plurality of receiving coils 921 to 924 may be square.
  • FIG. 10 is a top view of a transmitting coil unit or a receiving coil unit according to another embodiment.
  • the transmission coil unit 1010 may include a plurality of transmission coils 1011 to 1014.
  • the plurality of transmitting coils 1011 to 1014 may be circular.
  • the first transmitting coil 1011 may be disposed in the center of the transmitting coil unit 1010.
  • the transmitting coil unit 1010 may include a second transmitting coil 1012 surrounding the first transmitting coil 1011.
  • the transmitting coil unit 1010 may include a third transmitting coil 1013 surrounding the second transmitting coil 1012.
  • the transmitting coil unit 1010 may include a fourth transmitting coil 1014 surrounding the third transmitting coil 1013.
  • the plurality of transmission coils 1011 to 1014 may be electrically connected.
  • the transmitting coil unit 1010 may include a switch for controlling the electrical connection to each of the connection portion of each of the plurality of transmitting coils (1011 to 1014).
  • the receiving coil unit 1020 may include a plurality of receiving coils 1021 to 1024.
  • the first receiving coil 1021 may be disposed in the center of the receiving coil unit 1020.
  • the receiving coil unit 1020 may include a second receiving coil 1022 surrounding the first receiving coil 1021.
  • the receiving coil unit 1020 may include a third receiving coil 1023 surrounding the second receiving coil 1022.
  • the receiving coil unit 1020 may include a fourth receiving coil 1024 surrounding the third receiving coil 1023.
  • the plurality of receiving coils 1021 to 1024 may be electrically connected.
  • the receiving coil unit 1020 may include a switch for controlling the electrical connection to each of the connection portion of each of the plurality of receiving coils (1021 to 1024).
  • the plurality of transmission coils 1011 to 1014 may be horizontally long squares.
  • the plurality of receiving coils 1021 to 1024 may be horizontally long squares.
  • FIG. 11 is a top view of a transmitting coil unit or a receiving coil unit according to another exemplary embodiment.
  • the transmission coil unit 1110 may include a plurality of transmission coils 1111 to 1114.
  • the plurality of transmitting coils 1111 to 1114 may be circular.
  • the first transmitting coil 1111 may be disposed in the center of the transmitting coil unit 1110.
  • the transmitting coil unit 1110 may include a second transmitting coil 1112 surrounding the first transmitting coil 1111.
  • the transmitting coil unit 1110 may include a third transmitting coil 1113 surrounding the second transmitting coil 1112.
  • the transmitting coil unit 1110 may include a fourth transmitting coil 1114 surrounding the third transmitting coil 1113.
  • the plurality of transmitting coils 1111 to 1114 may be electrically connected to each other.
  • the transmitting coil unit 1110 may include a switch for controlling electrical connection to each connection portion of each of the plurality of transmitting coils 1111 to 1114.
  • the receiving coil unit 1120 includes a plurality of receiving coils 1121 to 1124.
  • the first receiving coil 1121 is disposed at the center of the receiving coil unit 1120.
  • the receiving coil unit 1120 includes a second receiving coil 1122 surrounding the first receiving coil 1121.
  • the receiving coil unit 1120 includes a third receiving coil 1123 surrounding the second receiving coil 1122.
  • the receiving coil unit 1120 includes a fourth receiving coil 1124 surrounding the third receiving coil 1123.
  • the plurality of receiving coils 1121 to 1124 may be electrically connected to each other.
  • the receiving coil unit 1120 may include a switch for controlling electrical connection to each of the connection portions of each of the plurality of receiving coils 1121 to 1124.
  • the plurality of transmission coils 1111 to 1114 may be vertically long squares.
  • the plurality of receiving coils 1121 to 1124 may be vertically long squares.
  • FIG. 12 is a side view of a transmitting coil unit and a receiving coil unit according to an embodiment.
  • the plurality of transmission coils 1211 to 1214 of the transmission coil unit 1210 may be disposed in the horizontal direction on the same single surface.
  • the receiving coil unit 1220 may be configured as one receiving coil.
  • FIG. 13 is a side view of a transmitting coil unit and a receiving coil unit according to another exemplary embodiment.
  • the plurality of receiving coils 1321 to 1324 of the receiving coil unit 1320 may be disposed in the horizontal direction on the same single surface.
  • the transmitting coil unit 1310 may be configured as one receiving coil.
  • FIG. 14 is a side view of a transmitting coil unit and a receiving coil unit according to another exemplary embodiment.
  • the plurality of transmission coils 1411 to 1414 of the transmission coil unit 1410 may be disposed in the horizontal direction on the same single surface.
  • the plurality of receiving coils 1421 to 1424 of the receiving coil unit 1420 are disposed in the horizontal direction on the same single surface.
  • 15 is a device diagram of a wireless power transmitter according to an embodiment.
  • the wireless power transmitter 1500 may include a communication unit 1501, a controller 1502, a power supply unit 1503, and a transmission coil unit 1504.
  • the transmission coil unit 1504 may include a plurality of transmission coils of different sizes connected to one.
  • the controller 1502 may detect the size of the receiving coil of the wireless power receiver.
  • the controller 1502 may determine one transmitting coil for transmitting the wireless power to the receiving coil among the plurality of transmitting coils based on the size of the receiving coil.
  • the plurality of transmission coils may be arranged in the horizontal direction on the same plane.
  • the communication unit 1501 may receive information about the size of the receiving coil from the wireless power receiver.
  • the controller 1502 may determine the one transmitting coil based on the information about the size of the receiving coil.
  • the controller 1502 may determine an amount of wireless power to transmit to the wireless power receiver.
  • the controller 1502 may generate information about the determined amount of wireless power.
  • the communication unit 1501 may transmit information about the amount of wireless power to the wireless power receiver.
  • the communication unit 1501 may receive information about the size of the receiving coil from the wireless power receiver.
  • the controller 1502 may determine the one transmitting coil based on the information about the size of the receiving coil.
  • the information about the size of the receiving coil may be information about the size of one of the plurality of receiving coils determined by the wireless power receiver based on the information on the amount of the wireless power.
  • 16 is a flowchart illustrating an operation of a wireless power transmitter according to an embodiment.
  • the wireless power transmitter may transmit and receive identification information with the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may authenticate the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may transmit the wireless power to a wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may terminate the wireless power transmission.
  • the wireless power transmitter may transmit the wireless power through the following process.
  • the wireless power transmitter can detect the size of the receiving coil of the wireless power receiver. According to an embodiment, the wireless power transmitter may receive information about the size of the receiving coil (S1601). According to another embodiment, the wireless power transmitter may determine an amount of wireless power for transmitting to the wireless power receiver. The wireless power transmitter may generate information regarding the determined amount of wireless power. The wireless power transmitter may transmit information regarding the amount of wireless power to the wireless power receiver.
  • the wireless power receiver may determine one of the plurality of receiving coils based on the information on the amount of the wireless power (S1602).
  • the wireless power receiver may transmit information about the determined receiving coil to the wireless power transmitter.
  • the wireless power transmitter may determine one of the plurality of transmitting coils based on the information about the receiving coil.
  • the wireless power transmitter may transmit the wireless power to the wireless power receiver through the one transmission coil (S1603).
  • 17 is an apparatus diagram of a wireless power receiver according to an embodiment.
  • the wireless power receiver 1700 may include a controller 1701, a communication unit 1702, a reception coil unit 1703, and a load 1704.
  • the receiving coil unit 1703 may include a plurality of receiving coils of different sizes connected to one.
  • the controller 1701 may detect the size of the transmission coil of the wireless power transmitter.
  • the controller 1701 may determine one receiving coil for receiving the wireless power from the transmitting coil among the plurality of receiving coils based on the size of the transmitting coil.
  • the plurality of receiving coils may be arranged in a horizontal direction on the same plane.
  • the communication unit 1702 may receive information about the size of the transmission coil from the wireless power transmitter.
  • the controller 1701 may determine the at least one receiving coil based on the information about the size of the transmitting coil.
  • the controller 1701 may determine an amount of wireless power to receive.
  • the controller 1701 may generate information about the determined amount of wireless power.
  • the communication unit 1702 may transmit the information about the amount of the wireless power to the wireless power transmitter.
  • the communication unit 1702 may receive information about the size of the transmission coil from the wireless power transmitter.
  • the controller 1701 may determine the one receiving coil based on the information about the size of the transmitting coil.
  • the information about the size of the transmission coil may be information about the size of one of the plurality of transmission coils determined by the wireless power transmitter based on the information on the amount of wireless power.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating an operation of a wireless power receiver according to an embodiment.
  • the wireless power receiver may detect the size of a transmission coil of the wireless power transmitter 1000 (S1801). According to another embodiment, the wireless power receiver may receive information about the size of the transmission coil from the wireless power transmitter.
  • the wireless power receiver may determine one receiving coil among the plurality of connected receiving coils (S1802).
  • the wireless power receiver may include a plurality of receiving coils of different sizes connected to one.
  • the wireless power receiver may sense the size of the transmission coil of the wireless power transmitter.
  • the wireless power receiver may determine one receiving coil for receiving the wireless power from the transmitting coil among the plurality of receiving coils based on the size of the transmitting coil.
  • the wireless power receiver may determine one receiving coil among the plurality of receiving coils based on the information about the size of the transmitting coil received from the wireless power transmitter.
  • the wireless power receiver may determine the amount of wireless power to receive.
  • the wireless power receiver may generate information regarding the determined amount of wireless power.
  • the wireless power receiver may transmit information regarding the amount of wireless power to the wireless power transmitter.
  • the wireless power transmitter may determine one transmission coil for transmitting wireless power to the wireless power receiver among the plurality of transmission coils based on the information on the amount of the wireless power.
  • the wireless power receiver may receive information about the size of the transmitting coil from the wireless power transmitter.
  • the wireless power receiver may determine the one receiving coil based on the information about the size of the transmitting coil.
  • the wireless power receiver may receive wireless power from the wireless power transmitter through the determined one receiving coil (S1803).
  • 19 is a top view and a side view of a transmitting coil unit or a receiving coil unit according to an embodiment.
  • the transmission coil unit 1910 may include a plurality of transmission coils 1911 and 1912 having different sizes.
  • the transmitting coil unit 1910 may include a circular first transmitting coil 1911 and a second transmitting coil 1912.
  • the size of the first transmitting coil 1911 may be smaller than the second transmitting coil 1912.
  • the transmitting coil unit 1910 may include a printed circuit board 1915 disposed between the plurality of transmitting coils 1911 and 1912.
  • the size of the printed circuit board 1915 may exceed the size of the plurality of transmitting coils 1911 and 1912.
  • the plurality of transmission coils 1911 and 1912 may be arranged to be stacked on one side of the printed circuit board 1915 in a vertical direction.
  • the receiving coil unit 1920 may include a plurality of receiving coils 1921 and 1922 having different sizes.
  • the receiving coil unit 1920 may include a circular first receiving coil 1921 and a second transmitting coil 1922.
  • the size of the first receiving coil 1921 may be smaller than the second receiving coil 1922.
  • the receiving coil unit 1920 may include a printed circuit board 1925 disposed between the plurality of receiving coils 1921 and 1922. The size of the printed circuit board 1925 may exceed the size of the plurality of receiving coils 1921 and 1922.
  • 20 is a top view and a side view of a transmitting coil unit or a receiving coil unit according to another exemplary embodiment.
  • the transmission coil unit 2010 may include a plurality of transmission coils 2011 and 2012 having different sizes.
  • the transmitting coil unit 2010 may include a circular first transmitting coil 2011 and a second transmitting coil 2012.
  • the size of the first transmission coil 2011 may be smaller than the second transmission coil 2012.
  • the transmission coil unit 2010 may include a printed circuit board 2015 disposed between the plurality of transmission coils 2011 and 2012.
  • the size of the printed circuit board 2015 may exceed the size of the plurality of transmission coils 2011 and 2012.
  • the plurality of transmission coils 2011 and 2012 may be disposed to be stacked on one surface of the printed circuit board 2015 in a vertical direction.
  • the plurality of transmission coils 2011 and 2012 may be rectangular.
  • the plurality of receiving coils 2021 and 2022 may be rectangular.
  • 21 is a top view of a transmitting coil unit or a receiving coil unit according to another exemplary embodiment.
  • the transmission coil unit 2110 may include a plurality of transmission coils 2111 and 2112 having different sizes and different shapes.
  • the receiving coil unit 2120 may include a plurality of receiving coils 2121 and 2122 having different sizes and different shapes.
  • the transmitting coil unit 2110 may include a horizontally long rectangular first transmission coil 2111 and a vertically long rectangular second transmission coil 2112.
  • the receiving coil unit 2120 may include a horizontally long rectangular first receiving coil 2121 and a vertically long rectangular second receiving coil 2122.
  • FIG. 22 is a top view of a transmitting coil unit or a receiving coil unit according to another exemplary embodiment.
  • the transmission coil unit 2210 may include a plurality of transmission coils 2211 and 2212 having different sizes and different shapes.
  • the receiving coil unit 2220 may include a plurality of receiving coils 2221 and 2222 of different sizes and different shapes.
  • the transmitting coil unit 2210 may include a circular first transmitting coil 2211 and a rectangular second transmitting coil 2212.
  • the diameter of the first transmitting coil 2211 may exceed the length of one side of the second transmitting coil 2212.
  • the diameter of the first transmitting coil 2211 may be less than the length of one side of the second transmitting coil 2212.
  • the receiving coil unit 2220 may include a circular first receiving coil 2221 and a rectangular second receiving coil 2222.
  • the diameter of the first receiving coil 2221 may exceed the length of one side of the second receiving coil 2222.
  • the diameter of the first receiving coil 2221 may be less than the length of one side of the second receiving coil 2222.
  • FIG. 23 is a top view of a transmitting coil unit or a receiving coil unit according to another embodiment.
  • the transmission coil unit 2310 may include a plurality of transmission coils 2311 and 2312 having different sizes and different shapes.
  • the receiving coil unit 2320 may include a plurality of receiving coils 2321 and 2322 having different sizes and different shapes.
  • the transmitting coil unit 2310 may include a circular first transmitting coil 2311, a horizontally long rectangular second transmission coil 2312, and a vertically long rectangular third transmitting coil 2313.
  • the receiving coil unit 2320 may include a circular first receiving coil 2321, a horizontally long second receiving coil 2232, and a vertically long rectangular third receiving coil 2323.
  • sizes of the plurality of transmission coils 2311 to 2313 may vary.
  • the sizes of the plurality of receiving coils 2321 to 2323 may vary.
  • 24 is a side view of a transmitting coil unit and a receiving coil unit according to another embodiment.
  • the transmission coil unit 2410 may include a plurality of transmission coils 2411 to 2414.
  • the receiving coil unit 2420 may be composed of one coil.
  • the shape, size, and arrangement order of the plurality of transmission coils 2411 to 2414 may vary.
  • 25 is a side view of a transmitting coil unit and a receiving coil unit according to another embodiment.
  • the receiving coil unit 2520 may include a plurality of receiving coils 2521 to 2524.
  • the transmitting coil unit 2510 may be composed of one coil.
  • the shape, size, and arrangement order of the plurality of receiving coils 2521 to 2524 may vary.
  • 26 is a side view of a transmitting coil unit and a receiving coil unit according to another exemplary embodiment.
  • the transmission coil unit 2610 may include a plurality of transmission coils 2611 to 2614.
  • the receiving coil unit 2620 may include a plurality of receiving coils 2621 to 2624.
  • the shape, size, and arrangement order of the plurality of transmission coils 2611 to 2614 may vary.
  • the shape, size, and arrangement order of the plurality of receiving coils 2621 to 2624 may vary.
  • 27 is a device diagram of a wireless power transmitter according to another embodiment.
  • the wireless power transmitter 2700 may include a controller 2701, a communication unit 2702, a power supply unit 2703, and a transmission coil unit 2704.
  • the transmitting coil unit 2704 may include a plurality of transmitting coils of different sizes.
  • the controller 2701 may detect the size of the receiving coil of the wireless power receiver.
  • the controller 2701 may determine one transmitting coil for transmitting the wireless power to the receiving coil among the plurality of transmitting coils based on the size of the receiving coil.
  • the plurality of transmission coils may be arranged to be stacked in a vertical direction. Each of the plurality of transmission coils may have the same shape or a different shape.
  • the communication unit 2702 may receive information about the size of the receiving coil from a wireless power receiver.
  • the controller 2701 may determine the one transmitting coil based on the information about the size of the receiving coil.
  • the transmission coil unit 2704 may further include a printed circuit board positioned between the plurality of transmission coils.
  • the controller 2701 may determine the amount of the wireless power.
  • the controller 2701 may generate information about the determined amount of wireless power.
  • the communication unit 2702 may transmit information about the amount of wireless power to the wireless power receiver.
  • the communication unit 2702 may receive information about the size of the receiving coil from the wireless power receiver.
  • the controller 2701 may determine the one transmitting coil based on the information about the size of the receiving coil.
  • the information about the size of the receiving coil may include information about the size of one of the plurality of receiving coils determined by the wireless power receiver based on the information on the amount of wireless power.
  • FIG. 28 is a flowchart illustrating an operation of a wireless power transmitter, according to another embodiment.
  • the wireless power transmitter may transmit and receive identification information with the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may authenticate the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may transmit wireless power to the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may terminate the wireless power transmission.
  • the wireless power transmitter according to the embodiment may transmit wireless power as follows.
  • the wireless power transmitter may detect the size of a receiving coil of the wireless power receiver (S2801). According to an embodiment, the wireless power transmitter may receive information about the size of the receiving coil from the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may determine in advance the amount of wireless power to transmit to the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may generate information about the determined amount of wireless power.
  • the wireless power transmitter may transmit information regarding the amount of wireless power to the wireless power receiver.
  • the wireless power receiver may determine the size of the receiving coil based on the information about the amount of wireless power.
  • the wireless power receiver may receive information about the size of the receiving coil determined based on the information about the amount of wireless power.
  • the wireless power transmitter may determine one transmission coil among a plurality of transmission coils based on the size of the reception coil (S2802).
  • the wireless power transmitter may include a plurality of transmission coils of different sizes.
  • the plurality of transmission coils may be arranged to be stacked in a vertical direction.
  • Each of the plurality of transmission coils may have the same shape or a different shape.
  • the wireless power transmitter may determine the one transmitting coil based on the information about the size of the receiving coil.
  • the wireless power transmitter may transmit the wireless power to the wireless power receiver through the one transmitting coil (S2803).
  • 29 is a device diagram of a wireless power receiver according to another embodiment.
  • the wireless power receiver 2900 includes a control unit 2901, a communication unit 2902, a receiving coil unit 2907, and a load 2904.
  • the receiving coil unit 2904 may include a plurality of receiving coils of different sizes.
  • the controller 2901 may detect the size of the transmission coil of the wireless power transmitter.
  • the controller 2901 may determine one receiving coil for receiving the wireless power from the transmitting coil among the plurality of receiving coils based on the size of the transmitting coil.
  • the plurality of receiving coils may be arranged to be stacked in a vertical direction.
  • Each of the plurality of receiving coils may have the same shape or a different shape.
  • the communication unit 2902 may receive information about the size of the transmission coil from the wireless power transmitter.
  • the controller 2901 may determine the at least one receiving coil based on the information about the size of the transmitting coil.
  • the receiving coil unit 2907 may further include a printed circuit board positioned between the plurality of receiving coils.
  • the controller 2901 may determine an amount of wireless power to receive.
  • the controller 2901 may generate information about the determined amount of wireless power.
  • the communication unit 2902 may transmit the information about the amount of wireless power to the wireless power transmitter.
  • the communication unit 2902 may receive information about the size of the transmission coil from the wireless power transmitter.
  • the controller 2901 may determine the one receiving coil based on the information about the size of the transmitting coil.
  • the information about the size of the transmission coil may include information about the size of one of the plurality of transmission coils determined by the wireless power transmitter based on the information on the amount of wireless power.
  • FIG. 30 is a flowchart illustrating an operation of a wireless power receiver according to another embodiment.
  • the wireless power receiver may detect the size of a transmission coil of the wireless power transmitter (S3001).
  • the wireless power receiver may receive information about the size of the transmission coil from the wireless power transmitter.
  • the wireless power receiver may determine the amount of wireless power to receive.
  • the wireless power receiver may generate information regarding the determined amount of wireless power.
  • the wireless power receiver may transmit information regarding the amount of wireless power to the wireless power transmitter.
  • the wireless power transmitter may determine one of the plurality of transmission coils based on the information about the amount of the wireless power.
  • the wireless power transmitter may transmit information about the one transmission coil to the wireless power receiver.
  • the wireless power receiver may determine one of the plurality of receiving coils based on the information about the one coil.
  • the wireless power receiver may determine one receiving coil among the plurality of receiving coils (S3002).
  • the wireless power receiver may include a plurality of receiving coils of different sizes.
  • the plurality of receiving coils may be arranged to be stacked in a vertical direction.
  • Each of the plurality of receiving coils may have the same shape or a different shape.
  • the wireless power receiver may determine the at least one receiving coil based on the information about the size of the transmitting coil.
  • the wireless power receiver may receive wireless power from the wireless power transmitter through the determined one receiving coil (S3003).
  • the present invention can be used in the field of wireless power transmission and reception.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

실시 예에 따른 무선 전력 수신기로 무선 전력을 송신하는 무선 전력 송신기는, 전원 공급부; 하나로 연결된 서로 다른 크기의 복수개의 송신 코일들을 포함하는 송신 코일부; 상기 무선 전력 수신기의 수신 코일의 크기를 감지하고 상기 수신 코일의 크기에 기초하여 상기 복수개의 송신 코일들 중 상기 수신 코일로 상기 무선 전력을 송신하기 위한 하나의 송신 코일을 결정하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

무선 전력 송신기 및 수신기
본 발명은 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기에 관한 것이다.
일반적으로 각종 전자 기기가 배터리를 구비하고, 배터리에 충전된 전력을 이용하여 구동한다. 이때 전자 기기에서, 배터리는 교체될 수 있으며, 재차 충전될 수도 있다. 이를 위해, 전자 기기는 외부의 충전 장치와 접촉하기 위한 접촉 단자를 구비한다. 즉 전자 기기는 접촉 단자를 통해, 충전 장치와 전기적으로 연결된다. 그런데, 전자 기기에서 접촉 단자가 외부로 노출됨에 따라, 이물질에 의해 오염되거나 습기에 의해 단락(short)될 수 있다. 이러한 경우, 접촉 단자와 충전 장치 사이에 접촉 불량이 발생되어, 전자 기기에서 배터리가 충전되지 않는 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 무선으로 전자 기기를 충전하기 위한 무선전력전송(wireless power transfer; WPT)이 제안되고 있다.
무선전력전송 시스템은 공간을 통하여 선 없이 전력을 전달하는 기술로써, 모바일(mobile) 기기 및 디지털 가전 기기들에 대한 전력 공급의 편의성을 극대화한 기술이다.
무선전력전송 시스템은 실시간 전력 사용 제어를 통한 에너지 절약, 전력 공급의 공간 제약 극복 및 배터리 재충전을 이용한 폐 건전지 배출량 절감 등의 강점을 지닌다.
무선전력전송 시스템의 구현 방법으로써 대표적으로 자기유도방식과 자기공진방식이 있다. 자기유도방식은 두 개의 코일을 근접시켜 한쪽의 코일에 전류를 흘려 그에 따라 발생한 자속을 매개로 하여 다른 쪽의 코일에도 기전력이 발생하는 비접촉 에너지 전송기술로써, 수백 kHz의 주파수를 사용할 수 있다. 자기 공진 방식은 전자파나 전류를 이용하지 않고 전장 또는 자장만을 이용하는 자기 공명 기술로써 전력 전송이 가능한 거리가 수 미터 이상으로써, 수 MHz의 대역을 이용할 수 있다.
무선전력전송 시스템은 무선으로 전력을 전송하는 송신장치와 전력을 수신하여 배터리 등 부하를 충전하는 수신장치를 포함한다. 이때 수신장치의 충전 방식, 즉 자기 유도 방식과 자기 공진 방식 중 어느 하나의 충전 방식을 택할 수 있고, 수신장치의 충전 방식에 대응하여 무선으로 전력을 전달할 수 있는 송신장치가 개발되고 있다.
실시 예에 따른 복수개의 송신 코일들을 구비하는 무선 전력 송신기는, 무선 전력 수신기의 수신 코일의 크기를 감지하고, 상기 감지 결과에 기초하여, 상기 복수개의 송신 코일들 중 하나의 송신 코일을 선택한다.
실시 예에 따른 복수개의 수신 코일들을 구비하는 무선 전력 수신기는, 무선 전력 송신기의 송신 코일의 크기를 감지하고, 상기 감지 결과에 기초하여, 상기 복수개의 수신 코일들 중 하나의 수신 코일을 선택한다.
실시 예에 따른 무선 전력 수신기로 무선 전력을 송신하는 무선 전력 송신기는, 전원 공급부; 하나로 연결된 서로 다른 크기의 복수개의 송신 코일들을 포함하는 송신 코일부; 상기 무선 전력 수신기의 수신 코일의 크기를 감지하고 상기 수신 코일의 크기에 기초하여 상기 복수개의 송신 코일들 중 상기 수신 코일로 상기 무선 전력을 송신하기 위한 하나의 송신 코일을 결정하는 제어부;를 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 무선 전력 송신기로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신기는, 하나로 연결된 서로 다른 크기의 복수개의 수신 코일들을 포함하는 수신 코일부; 상기 무선 전력 송신기의 송신 코일의 크기를 감지하고 상기 송신 코일의 크기에 기초하여 상기 복수개의 수신 코일들 중 상기 송신 코일로부터 상기 무선 전력을 수신하기 위한 하나의 수신 코일을 결정하는 제어부;를 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 무선 전력 수신기로 무선 전력을 송신하는 무선 전력 송신기의 동작 방법은, 상기 무선 전력 수신기와 식별 정보를 송수신하는 과정; 상기 무선 전력 수신기를 인증하는 과정; 상기 무선 전력 수신기로 상기 무선 전력을 송신하는 과정; 상기 무선 전력 송신을 종료하는 과정;을 포함하고, 상기 무선 전력을 송신하는 과정은, 상기 무선 전력 수신기의 수신 코일의 크기를 감지하는 과정; 상기 수신 코일의 크기에 기초하여 하나로 연결된 서로 다른 크기의 복수개의 송신 코일들 중 하나의 송신 코일을 결정하는 과정; 상기 하나의 송신 코일을 통해 상기 무선 전력을 상기 무선 전력 송신기로 송신하는 과정;을 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 무선 전력 수신기로 무선 전력을 송신하는 무선 전력 송신기는, 서로 다른 크기의 복수개의 송신 코일들을 포함하는 송신 코일부; 상기 무선 전력 수신기의 수신 코일의 크기를 감지하고 상기 수신 코일의 크기에 기초하여 상기 복수개의 송신 코일들 중 상기 수신 코일로 상기 무선 전력을 송신하기 위한 하나의 송신 코일을 결정하는 제어부;를 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 무선 전력 송신기로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신기는, 서로 다른 크기의 복수개의 수신 코일들을 포함하는 수신 코일부; 상기 무선 전력 송신기의 송신 코일의 크기를 감지하고 상기 송신 코일의 크기에 기초하여 상기 복수개의 수신 코일들 중 상기 송신 코일로부터 상기 무선 전력을 수신하기 위한 하나의 수신 코일을 결정하는 제어부;를 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 무선 전력 수신기로 무선 전력을 송신하는 무선 전력 송신기의 동작 방법은, 상기 무선 전력 수신기와 식별 정보를 송수신하는 과정; 상기 무선 전력 수신기를 인증하는 과정; 상기 무선 전력 수신기로 상기 무선 전력을 송신하는 과정; 상기 무선 전력 송신을 종료하는 과정;을 포함하고, 상기 무선 전력을 송신하는 과정은, 상기 무선 전력 수신기의 수신 코일의 크기를 감지하는 과정; 상기 수신 코일의 크기에 기초하여 복수개의 송신 코일들 중 하나의 송신 코일을 결정하는 과정; 상기 하나의 송신 코일을 통해 상기 무선 전력을 상기 무선 전력 송신기로 송신하는 과정;을 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 복수개의 송신 코일들을 구비하는 무선 전력 송신기는, 무선 전력 수신기의 수신 코일의 크기를 감지하고, 상기 감지 결과에 기초하여 상기 복수개의 송신 코일들 중 하나의 송신 코일을 선택하여 무선 전력을 송신함으로써 무선 전력 송신 효율을 최대화할 수 있다.
실시 예에 따른 복수개의 수신 코일들을 구비하는 무선 전력 수신기는, 무선 전력 송신기의 송신 코일의 크기를 감지하고 상기 감지 결과에 기초하여, 상기 복수개의 수신 코일들 중 하나의 수신 코일을 선택하여 무선 전력을 수신함으로써 무선 전력 수신 효율을 최대화할 수 있다.
실시 예에 따른 복수개의 송신 코일들을 구비하는 무선 전력 송신기는, 무선 전력 수신기의 수신 코일의 크기를 감지하고 상기 감지 결과에 기초하여, 상기 복수개의 송신 코일들 중 하나의 송신 코일을 선택하여 무선 전력을 송신함으로써 무선 전력 송신 효율을 최대화할 수 있다.
실시 예에 따른 복수개의 수신 코일들을 구비하는 무선 전력 수신기는, 무선 전력 송신기의 송신 코일의 크기를 감지하고 상기 감지 결과에 기초하여, 상기 복수개의 수신 코일들 중 하나의 수신 코일을 선택하여 무선 전력을 수신함으로써 무선 전력 수신 효율을 최대화할 수 있다.
도 1은 자기 유도 방식 등가회로이다.
도 2는 자기 공진 방식 등가회로이다.
도 3은 실시 예에 따른 무선전력전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 송신장치를 나타낸 블록도이다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 무선전력전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 송신장치를 나타낸 블록도이다.
도 5는 실시 예에 따른 무선전력전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 수신부를 나타낸 블록도이다.
도 6은 다른 실시 예에 따른 무선전력전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 수신부를 나타낸 블록도이다.
도 7은 무선전력전송 시스템의 동작 흐름도로써, 무선 전력 송신 장치의 동작 상태를 중심으로 한 동작 흐름도이다.
도 8은 실시 예에 따른 송신 코일부 또는 수신 코일부의 상면도이다.
도 9는 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 또는 수신 코일부의 상면도이다.
도 10은 또 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 또는 수신 코일부의 상면도이다.
도 11은 또 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 또는 수신 코일부의 상면도이다.
도 12는 실시 예에 따른 송신 코일부 및 수신 코일부의 측면도이다.
도 13은 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 및 수신 코일부의 측면도이다.
도 14는 또 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 및 수신 코일부의 측면도이다.
도 15는 실시 예에 따른 무선 전력 송신기의 장치도이다.
도 16은 실시 예에 따른 무선 전력 송신기의 동작 순서도이다.
도 17은 실시 예에 따른 무선 전력 수신기의 장치도이다.
도 18은 실시 예에 따른 무선 전력 수신기의 동작 순서도이다.
도 19는 실시 예에 따른 송신 코일부 또는 수신 코일부의 상면도 및 측면도이다.
도 20은 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 또는 수신 코일부의 상면도 및 측면도이다.
도 21은 또 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 또는 수신 코일부의 상면도이다.
도 22는 또 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 또는 수신 코일부의 상면도이다.
도 23은 또 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 또는 수신 코일부의 상면도이다.
도 24는 또 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 및 수신 코일부의 측면도이다.
도 25는 또 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 및 수신 코일부의 측면도이다.
도 26은 또 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 및 수신 코일부의 측면도이다.
도 27은 다른 실시 예에 따른 무선 전력 송신기의 장치도이다.
도 28은 다른 실시 예에 따른 무선 전력 송신기의 동작 순서도이다.
도 29는 다른 실시 예에 따른 무선 전력 수신기의 장치도이다.
도 30은 다른 실시 예에 따른 무선 전력 수신기의 동작 순서도이다.
이하, 실시 예에 의한 코일 장치와 코일 장치의 제조 방법 및 코일 장치를 포함하는 무선전력전송장치 그리고 무선전력수신장치 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
실시 예는 무선 전력 전송을 위하여 저주파(50kHz)부터 고주파(15MHz)까지의 다양한 종류의 주파수 대역을 선택적으로 사용하며, 시스템 제어를 위하여 데이터 및 제어신호를 교환할 수 있는 통신시스템을 포함할 수도 있다.
실시 예는 배터리를 사용하거나 필요로 하는 전자기기를 사용하는 휴대단말 산업, 스마트 시계 산업, 컴퓨터 및 노트북 산업, 가전기기 산업, 전기자동차 산업, 의료기기 산업, 로봇 산업 등 다양한 산업분야에 적용될 수 있다.
실시 예는 하나 또는 복수개의 전송 코일을 사용하여 한 개 이상의 다수기기에 전력 전송이 가능한 시스템을 고려할 수 있다.
실시 예에 따르면 스마트폰, 노트북 등 모바일 기기에서의 배터리 부족문제를 해결할 수 있고, 일 예로 테이블에 무선충전패드를 놓고 그 위에서 스마트폰, 노트북을 사용하면 자동으로 배터리가 충전되어 장시간 사용할 수 있게 된다. 또한 카페, 공항, 택시, 사무실, 식당 등 공공장소에 무선충전패드를 설치하면 모바일 기기 제조사별로 상이한 충전단자에 상관없이 다양한 모바일 기기를 충전할 수 있다. 또한 무선 전력 전송 기술이 청소기, 선풍기 등의 생활가전제품에 적용되면 전원케이블을 찾아다닐 필요가 없게 되고 가정 내에서 복잡한 전선이 사라지면서 건물 내 배선이 줄고 공간활용 폭도 넓어질 수 있다. 또한 현재의 가정용 전원으로 전기자동차를 충전할 경우 많은 시간이 소요되지만 무선전력전송 기술을 통해서 고전력을 전송한다면 충전시간을 줄일 수 있게 되고 주차장 바닥에 무선충전시설을 설치하게 되면 전기자동차 주변에 전원케이블을 준비 해야 하는 불편함을 해소할 수 있다.
실시 예에서 사용되는 용어와 약어는 다음과 같다.
무선 전력 전송 시스템 (wireless power transfer system): 자기장 영역 내에서 무선 전력 전송을 제공하는 시스템을 의미한다.
무선 전력 송신 장치(wireless power transfer system-charger; power transfer unit: PTU): 자기장 영역 내에서 무선 전력 수신 장치로 무선으로 전력을 전송하며, 시스템 전체를 관리하는 장치로 무선 전력 송신기 또는 송신기로 지칭될 수 있다.
무선 전력 수신 장치(wireless power receiver system-device; power receiver unit: PRU): 자기장 영역 내에서 무선 전력 송신 장치로부터 무선으로 전력을 수신하는 장치로 무선 전력 수신기 또는 수신기로 지칭될 수 있다.
충전 영역(charging area): 자기장 영역 내에서 무선 전력 전송이 이루어지는 영역이며, 응용 제품의 크기, 요구 전력, 동작주파수에 따라 변할 수 있다.
S 파라미터(scattering parameter): S 파라미터는 주파수 분포상에서 입력전압 대 출력전압의 비로 입력 포트 대 출력 포트의 비(transmission; S21) 또는 각각의 입/출력 포트의 자체 반사값, 즉 자신의 입력에 의해 반사되어 돌아오는 출력의 값(reflection; S11, S22)이다.
품질 지수 Q(quality factor): 공진에서 Q의 값은 주파수 선택의 품질을 의미하고 Q 값이 높을수록 공진 특성이 좋으며, Q 값은 공진기에서 저장되는 에너지와 손실되는 에너지의 비로 표현된다.
무선으로 전력을 전송하는 방식은, 대표적으로, 자기 유도 방식과 자기 공진 방식이 있다.
자기 유도 방식은 소스 인덕터(Ls)를 서로 근접시켜 한쪽의 소스 인덕터(Ls)에 전류를 흘리면 발생하는 자속을 매개로 부하 인덕터(Lℓ)에도 기전력이 발생하는 비접촉 에너지 전송기술이다. 그리고 자기 공진 방식은 2개의 공진기를 결합하는 것으로 2개의 공진기 간의 고유 주파수에 의한 자기 공진이 발생하여 동일 주파수로 진동 하면서 동일 파장 범위에서 전기장 및 자기장을 형성시키는 공명 기법을 활용하여 에너지를 무선으로 전송하는 기술이다.
도 1은 자기 유도 방식의 등가회로이다.
도 1을 참조하면, 자기 유도 방식 등가회로에서 송신장치는 전원을 공급하는 장치에 따른 소스 전압(Vs), 소스 저항(Rs), 임피던스 매칭을 위한 소스 커패시터(Cs) 그리고 수신부와의 자기적 결합을 위한 소스 코일(Ls)로 구현될 수 있다. 수신부는 수신부의 등가 저항인 부하 저항(Rℓ), 임피던스 매칭을 위한 부하 커패시터(Cℓ) 그리고 송신장치와의 자기적 결합을 위한 부하 코일(Lℓ)로 구현될 수 있다. 소스 코일(Ls)과 부하 코일(Lℓ)의 자기적 결합 정도는 상호 인덕턴스(Msℓ)로 나타낼 수 있다.
도 1에서 임피던스 매칭을 위한 소스 커패시터(Cs)와 부하 커패시터(Cℓ)이 없는 오로지 코일로만 이루어진 자기 유도 등가회로로부터 입력전압 대 출력전압의 비(S21)를 구하여 이로부터 최대 전력 전송 조건을 찾으면 최대 전력 전송 조건은 이하 수학식 1을 충족한다.
[수학식 1]
Ls/Rs=Lℓ/Rℓ
상기 수학식 1에 따라 송신 코일(Ls)의 인덕턴스와 소스 저항(Rs)의 비와 부하 코일(Lℓ)의 인덕턴스와 부하 저항(Rℓ)의 비가 같을 때 최대 전력 전송이 가능하다. 인덕턴스만 존재하는 시스템에서는 리액턴스를 보상할 수 있는 커패시터가 존재하지 않기 때문에 최대 전력 전달이 이루이지는 지점에서 입/출력 포트의 자체 반사값(S11)의 값은 0이 될 수 없다. 또한 상호 인덕턴스(Msℓ) 값에 따라 전력 전달 효율이 크게 변화할 수 있다. 그리하여 임피던스 매칭을 위한 보상 커패시터로써 송신장치에 소스 커패시터(Cs)가 부가될 수 있다. 또한 수신부에 부하 커패시터(Cℓ)가 부가될 수 있다. 상기 보상 커패시터(Cs, Cℓ)는 예로 수신 코일(Ls) 및 부하 코일(Lℓ) 각각에 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 또한 임피던스 매칭을 위하여 송신장치 및 수신부 각각에는 보상 커패시터 뿐만 아니라 추가적인 커패시터 및 인덕터와 같은 수동 소자가 더 부가될 수 있다.
도 2는 자기 공진 방식의 등가회로이다.
도 2를 참조하면, 자기 공진 방식 등가회로에서 송신장치는 소스 전압(Vs), 소스 저항(Rs) 그리고 소스 인덕터(Ls)의 직렬 연결로 폐회로를 구성하는 소스 코일(source coil)과 송신측 공진 인덕터(L1)와 송신측 공진 커패시터(C1)의 직렬 연결로 폐회로를 구성하는 송신측 공진 코일(resonant coil)로 구현될 수 있다. 수신부는 부하 저항(Rℓ)와 부하 인덕터(Lℓ)의 직렬 연결로 폐회로를 구성하는 부하 코일(Load coil)과 수신측 공진 인덕터(L2)와 수신측 공진 커패시터(C2)의 직렬 연결로 폐회로를 구성하는 수신측 공진 코일로 구현될 수 있다. 소스 인덕터(Ls)와 송신측 인덕터(L1)는 K01의 결합계수로 자기적으로 결합될 수 있다. 부하 인덕터(Lℓ)와 부하측 공진 인덕터(L2)는 K23의 결합계수로 자기적으로 결합될 수 있다. 송신측 공진 인덕터(L1)와 수신측 공진 인덕터(L2)는 K12의 결합 계수로 자기적으로 결합될 수 있다. 또 다른 실시 예의 등가회로에서는 소스 코일 및/또는 부하 코일을 생략하고 송신측 공진 코일과 수신측 공진 코일만으로 이루어질 수도 있다.
자기 공진 방식은 두 공진기의 공진 주파수가 동일할 때에는 송신장치의 공진기의 에너지의 대부분이 수신부의 공진기로 전달되어 전력 전달 효율이 향상될 수 있다. 자기 공진 방식에서의 효율은 이하 수학식 2를 충족할 때 좋아질 수 있다.
[수학식 2]
κ/Γ≫1
(여기서, κ는 결합계수, Γ는 감쇄율)
자기 공진 방식에서 효율을 증가시키기 위하여 임피던스 매칭을 위한 소자를 부가할 수 있다. 또한 임피던스 매칭 소자는 인덕터 및 커패시터와 같은 수동 소자가 될 수 있다.
이와 같은 무선 전력 전송 원리를 바탕으로 자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식으로 전력을 전달하기 위한 무선전력전송 시스템을 살펴본다.
도 3은 실시 예에 따른 무선전력전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 송신장치를 나타낸 블록도이다.
실시 예에 따라 무선 전력 송신 장치(310)은 무선 전력 송신기, 송신기, 송신 장치로 지칭될 수 있다.
실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 송신 장치(310)과 송신 장치(310)으로부터 무선으로 전력을 전송받는 수신 장치(320)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(310)는 입력되는 교류 신호를 전력 변환하여 교류 신호로 출력하는 송신측 전력 변환부(311)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(310)는 송신측 전력 변환부(311)로부터 출력되는 교류 신호에 기초하여 자기장을 생성하여 충전 영역 내의 무선 전력 수신 장치(320)에 전력을 제공하는 송신측 공진 회로부(312)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(310)는 송신측 전력 변환부(311)의 전력 변환을 제어하는 송신측 제어부(303)를 포함할 수 있다. 송신측 제어부(303)는 송신측 전력 변환부(311)의 출력 신호의 진폭과 주파수를 조절할 수 있다. 송신측 제어부(303)는 송신측 공진 회로부 102의 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 송신측 제어부(303)는 송신측 전력 변환부(311) 및 송신측 공진 회로부(312)로부터 임피던스, 전압, 전류 정보를 센싱할 수 있다. 송신측 제어부(303)는 수신 장치(320)와 무선 통신할 수 있다.
송신측 전력 변환부(311)는 교류신호를 직류로 변환하는 전력 변환부(미도시), 직류의 레벨을 가변하여 직류를 출력하는 전력 변환부(미도시), 직류를 교류로 변환하는 전력 변환부(미도시) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고 송신측 공진 회로부(312)는 코일, 및 코일과 공진할 수 있는 임피던스 매칭부(미도시)를 포함할 수 있다. 또한 송신측 제어부(313)는 임피던스, 전압, 전류 정보를 센싱하기 위한 센싱부(미도시)와 무선 통신부(미도시)를 포함할 수 있다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 무선전력전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 송신장치를 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, 송신 장치(410)는 송신측 교류/직류 변환부(411), 송신측 직류/교류 변환부(412), 송신측 임피던스 매칭부(413), 송신 코일부(414) 그리고 송신측 통신 및 제어부(415)를 포함할 수 있다.
송신측 교류/직류 변환부(411)는 송신측 통신 및 제어부(415)의 제어하에 외부로부터 제공되는 교류 신호를 직류 신호로 변환하는 전력 변환부이다. 송신측 교류/직류 변환부(311)는 서브 시스템으로 정류기(411-1)와 송신측 직류/직류 변환부(411-2)를 포함할 수 있다. 정류기(411-1)는 제공되는 교류 신호를 직류 신호로 변환하는 시스템이다. 정류기(411-1)는 고주파수 동작 시 상대적으로 높은 효율을 가지는 다이오드 정류기일 수 있다. 정류기(411-1)는 원-칩(one-chip)화가 가능한 동기 정류기일 수 있다. 정류기(411-1)는 원가 및 공간 절약이 가능하고 및 데드 타임(dead time)의 자유도가 높은 하이브리드 정류기일 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 교류를 직류로 변환하는 시스템이라면 적용 가능하다. 또한 송신측 직류/직류 변환부(411-2)는 송신측 통신 및 제어부(415)의 제어 하에 정류기(411-1)로부터 제공되는 직류 신호의 레벨을 조절할 수 있다. 송신측 직류/직류 변환부(411-2)는 입력 신호의 레벨을 낮추는 벅 컨버터(buck converter)일 수 있다. 송신측 직류/직류 변환부(411-2)는 입력 신호의 레벨을 높이는 부스트 컨버터(boost converter)일 수 있다. 송신측 직류/직류 변환부(411-2)는 입력 신호의 레벨을 낮추거나 높일 수 있는 벅 부스트 컨버터(buck boost converter) 또는 축 컨버터(cuk converter)일 수 있다. 송신측 직류/직류 변환부(411-2)는 전력 변환 제어 기능을 하는 스위치소자를 포함할 수 있다. 송신측 직류/직류 변환부(411-2)는 전력 변환 매개 역할 또는 출력 전압 평활 기능을 하는 인덕터 및 커패시터를 포함할 수 있다. 송신측 직류/직류 변환부(411-2)는 전압 이득을 조절 또는 전기적인 분리 기능(절연 기능)을 하는 트랜스를 포함할 수 있다. 송신측 직류/직류 변환부(411-2)는 입력되는 직류 신호에 포함된 리플 성분 또는 맥동 성분(직류 신호에 포함된 교류 성분)을 제거할 수 있다. 송신측 통신 및 제어부(415)는 송신측 직류/직류 변환부(411-2)의 출력 신호의 지령치와 실제 출력 치와의 오차를 피드백 방식을 통해 조절할 수 있다.
송신측 직류/교류 변환부(412)는 송신측 통신 및 제어부(415)의 제어하에 송신측 교류/직류 변환부(411)로부터 출력되는 직류 신호를 교류 신호로 변환하고, 변환된 교류 신호의 주파수를 조절할 수 있다. 송신측 직류/교류 변환부(412)는 하프 브릿지 인버터(half bridge inverter) 또는 풀 브릿지 인버터(full bridge inverter)일 수 있다. 그리고 무선전력전송 시스템은 직류를 교류로 변환하는 다양한 증폭기가 적용될 수 있고, 예로 A급, B급, AB급, C급, E 급 F급 증폭기가 있다. 또한 송신측 직류/교류 변환부(412)는 출력 신호의 주파수를 생성하는 오실레이터(ocillator, 미도시)와 출력 신호를 증폭하는 파워 증폭부(미도시)를 포함할 수 있다.
교류/직류 변환부(411) 및 송신측 직류/교류 변환부(412)의 구성은 교류 전력 공급기로 대체할 수 있으며, 생략되거나 또 다른 구성으로 대체할 수도 있다.
송신측 임피던스 매칭부(413)는 서로 다른 임피던스를 가진 지점에서 반사파를 최소화하여 신호의 흐름을 원활하게 할 수 있다. 송신 장치(410)와 수신 장치(420)의 두 코일은 공간적으로 분리되어 있어 자기장의 누설이 많으므로 송신 장치(410)와 수신 장치(420)의 두 연결단 사이의 임피던스 차이를 보정하여 전력 전달 효율을 향상시킬 수 있다. 송신측 임피던스 매칭부(413)는 인덕터, 커패시터 그리고 저항 소자 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 송신측 임피던스 매칭부(413)는 통신 및 제어부(415)의 제어 하에 상기 인덕터의 인덕턴스와 커패시터의 커패시턴스 그리고 저항의 저항 값을 가변하여 임피던스 매칭을 위한 임피던스 값을 조정할 수 있다. 그리고 무선 전력 전송 시스템이 자기 유도 방식으로 전력을 전송하는 경우, 송신측 임피던스 매칭부(413)는 직렬 공진 구조 또는 병렬 공진 구조를 가질 수 있다. 송신측 임피던스 매칭부(413)는 송신 장치(410)와 수신 장치(420) 사이의 유도 결합 계수를 증가시켜 에너지 손실을 최소화시킬 수 있다. 그리고 무선 전력 전송 시스템이 자기 공진 방식으로 전력을 전송하는 경우, 송신측 임피던스 매칭부(413)는 송신 장치(410)와 수신 장치(420) 간의 이격 거리가 변화되거나 금속성 이물질(FO; foreign object), 다수의 디바이스에 의한 상호 영향 등에 따라 코일의 특성의 변화로 에너지 전송 선로상의 매칭 임피던스 변화에 따른 임피던스 매칭의 실시간 보정을 가능하게 할 수 있고, 그 보정 방식으로써 커패시터를 이용한 멀티 매칭 방식, 멀티 안테나를 이용한 매칭 방식, 멀티 루프를 이용한 방식 등이 될 수 있다.
송신측 코일(414)은 복수개의 코일 또는 단수개의 코일로 구현될 수 있다. 송신측 코일(414)이 복수개로 구비되는 경우 이들은 서로 이격되어 배치되거나 서로 중첩되어 배치될 수 있다. 복수개의 송신측 코일(414)이 중첩되어 배치되는 경우 중첩되는 면적은 자속 밀도의 편차를 고려하여 결정할 수 있다. 또한 송신측 코일(414)을 제작할 때 내부 저항 및 방사 저항을 고려하여 제작할 수 있다. 이 때 송신측 코일(414)의 저항 성분이 작으면 품질 지수(quality factor)가 높아지고 전송 효율이 상승할 수 있다.
통신 및 제어부(415)는 송신측 제어부(415-1)와 송신측 통신부(415-2)를 포함할 수 있다. 송신측 제어부(415-1)는 무선 전력 수신 장치(420)의 전력 요구량, 현재 충전량, 수신 장치(420)의 정류기 출력단의 전압(Vrect), 복수 수신부의 각 충전 효율 그리고 무선 전력 방식중 적어도 하나 이상을 고려하여 송신측 교류/직류 변환부(411)의 출력 전압(또는 송신 코일에 흐르는 전류(Itx_coil)을 조절하는 역할을 할 수 있다. 그리고 최대 전력 전송 효율를 고려하여 송신측 직류/교류 변환부(412)를 구동하기 위한 주파수 및 스위칭 파형들을 생성하여 전송될 전력을 제어할 수 있다. 또한 수신 장치(420)의 저장부(미도시)로부터 독출한 제어에 요구되는 알고리즘, 프로그램 또는 어플리케이션을 이용하여 수신 장치(420)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 한편 송신측 제어부(415-1)는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤유닛(micro controller unit; MCU) 또는 마이콤(micom)이라고 지칭될 수 있다. 송신측 통신부(415-2)는 수신측 통신부와 통신을 수행할 수 있다. 송신측 통신부(415-2)는 블루투스, NFC, Zigbee 등의 근거리 통신 방식을 이용할 수 있다. 송신측 통신부(415-2)와 수신측 통신부는 상호 간에 충전 상황 정보 및 충전 제어 명령 등의 송수신을 진행할 수 있다. 그리고 상기 충전 상황 정보는 무선 전력 수신 장치(420)의 개수, 배터리 잔량, 충전 횟수, 사용량, 배터리 용량, 배터리 비율 그리고 송신 장치(410)의 전송 전력량 등을 포함할 수 있다. 또한 송신측 통신부(415-2)는 수신 장치(420)의 충전 기능을 제어하는 충전 기능 제어 신호를 송신할 수 있다. 상기 충전 기능 제어 신호는 무선 전력 수신 장치(420)를 제어하여 충전 기능을 인에이블(enabled) 또는 디스에이블(disabled)하게 하는 제어 신호일 수 있다.
이처럼, 송신측 통신부(415-2)는 별도의 모듈로 구성되는 아웃-오브-밴드(out-of-band) 형식으로 통신될 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 송신측 통신부(415-2)는 송신 장치(410)가 전송하는 전력 신호를 이용하여 수신 장치(420)가 송신 장치 1000에 전달하는 피드백 신호를 이용할 수 있다. 송신측 통신부(415-2)는 송신 장치(410)가 전송하는 전력 신호의 주파수 쉬프트(frequency shift)를 이용하여 송신 장치(410)가 수신 장치(420)에 신호를 전송하는 인-밴드(in-band) 형식으로 통신을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 수신 장치(420)는 피드백 신호를 변조하여 충전 개시, 충전 종료, 배터리 상태 등의 정보를 피드백 신호를 통해 무선 전력 송신 장치(410)에 전달할 수 있다. 송신측 통신부(415-2)는 송신측 제어부(415-1)와 별도로 구성될 수 있다. 또한 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 무선 전력 송신 장치(410)는 검출부(416)를 추가로 구비할 수 있다.
검출부(416)는 송신측 교류/직류 변환부(411)의 입력 신호, 송신측 교류/직류 변환부(411)의 출력 신호, 송신측 직류/교류 변환부(412)의 입력 신호, 송신측 직류/교류 변환부(412)의 출력 신호, 송신측 임피던스 매칭부(413)의 입력 신호, 송신측 임피던스 매칭부(413)의 출력 신호, 송신측 코일(414)의 입력 신호 또는 송신측 코일(414) 상의 신호 중 적어도 하나를 검출할 수 있다. 예를 들어, 상기 신호는 전류에 대한 정보, 전압에 대한 정보 또는 임피던스에 대한 정보 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 검출된 신호는 통신 및 제어부(415)로 피드백되고 이를 기초로 상기 통신 및 제어부(415)는 송신측 교류/직류 변환부(411), 송신측 직류/교류 변환부(412), 송신측 임피던스 매칭부(413)를 제어할 수 있다. 또한 검출부(4 16)의 검출 결과를 기초하여 상기 통신 및 제어부(415)는 FOD(foreign object detection)를 수행할 수 있다. 상기 검출되는 신호는 전압 및 전류 중 적어도 하나일 수 있다. 한편 검출부(416)는 통신 및 제어부(415)와 상이한 하드웨어로 구성되거나, 하나의 하드웨어로 구현될 수 있다.
도 5는 실시 예에 따른 무선전력전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 수신부를 나타낸 블록도이다.
실시 예에 따라, 무선 전력 수신 장치(520)는 무선 전력 수신기 또는 수신 장치 또는 수신기로 지칭될 수 있다.
도 5를 참조하면, 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 송신 장치(510)와 송신 장치(510)로부터 무선으로 전력을 전송받는 수신 장치(520)를 포함할 수 있다. 수신 장치(520)는 수신측 공진 회로부(521), 수신측 전력 변환부(522), 수신측 제어부(523), 부하(524)를 포함할 수 있다.
수신측 공진 회로부(521)는 송신 장치(510)로부터 전송되는 교류 신호를 수신할 수 있다. 수신측 전력 변환부(522)는 수신측 공진 회로부(521)로부터의 교류 전력을 전력 변환하여 직류 신호로 출력할 수 있다.
부하(524)는 수신측 전력 변환부 202로부터 출력되는 직류 신호를 수신하여 충전될 수 있다. 부하(524)는 배터리(524-1) 및 배터리 관리부(524-1)를 포함할 수 있다. 배터리 관리부 (524-1)는 배터리(524-1)의 충전 상태를 감지하여 배터리(524-1)로 인가되는 전압과 전류를 조절할 수 있다.
수신측 제어부(523)는 상기 수신측 공진 회로부(521)의 전류 전압을 센싱할 수 있다. 수신측 제어부(523)는 수신측 공진 회로부(521)의 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 수신측 제어부(523)는 수신측 전력 변환부(522)의 전력 변환을 제어할 수 있다. 수신측 제어부(523)는 수신측 전력 변환부(522)의 출력 신호의 레벨을 조절할 수 있다. 수신측 제어부(523)는 수신측 전력 변환부(522)의 입력 또는 출력 전압이나 전류를 센싱할 수 있다. 수신측 제어부(523)는 수신측 전력 변환부(522)의 출력 신호를 부하(524)로 공급할지 여부를 제어할 수 있다. 수신측 제어부(523)는 송신 장치(510)와 통신할 수 있다.
그리고 수신측 전력 변환부(522)는 교류신호를 직류로 변환하는 전력 변환부, 직류의 레벨을 가변하여 직류를 출력하는 전력 변환부, 직류를 교류로 변환하는 전력 변환부를 포함할 수 있다.
도 6은 다른 실시 예에 따른 무선전력전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 수신부를 나타낸 블록도이다.
도 6을 참조하면, 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 송신 장치(510)와 송신 장치(510)로부터 무선으로 전력을 전송받는 수신 장치(620)를 포함할 수 있다. 수신 장치(620)는 수신측 코일부(621), 수신측 임피던스 매칭부(622), 수신측 교류/직류 변환부(623), 직류/직류 변환부(624), 부하(625) 및 수신측 통신 및 제어부(626)를 포함할 수 있다. 수신측 교류/직류 변환부(623)는 교류 신호를 직류 신호로 정류하는 정류부로 지칭될 수 있다.
수신측 코일부(621)는 자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식을 통해 전력을 수신할 수 있다. 이와 같이 전력 수신 방식에 따라서 유도 코일 또는 공진 코일 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 수신측 코일부(621)는 근거리 통신(NFC: near field communication)용 안테나와 함께 휴대단말에 배치될 수 있다. 그리고 수신측 코일부(621)는 송신측 코일부와 동일할 수도 있다. 수신측 코일부(621)의 수신 안테나의 치수는 수신 장치(620)의 전기적 특성에 따라 달라질 수도 있다.
수신측 임피던스 매칭부(622)는 송신 장치(610)와 수신 장치(620) 사이의 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
수신측 교류/직류 변환부(623)는 수신측 코일부(621)로부터 출력되는 교류 신호를 정류하여 직류 신호를 생성한다. 그리고 수신측 교류/직류 변환부(623)의 출력 전압은 정류 전압(Vrect)로 지칭할 수 있고, 수신측 통신 및 제어부(626)는 수신측 교류/직류 변환부(623)의 출력 전압을 검출하거나 변경할 수 있다. 수신측 통신 및 제어부(626)는 수신측 교류/직류 변환부(623)의 출력 전압의 최소값인 최소 정류 전압(Vrect _min)(또는 최소 출력 전압으로 지칭), 최대값인 최대 정류 전압(Vrect_max)(또는 최대 출력 전압으로 지칭), 최소값과 최대값 사이의 값 중 어느 하나의 전압 값을 가지는 최적 정류 전압(Vrect _set)(또는 최적 출력 전압으로 지칭)에 대한 정보와 같은 상태 파라미터 정보를 송신 장치(610)에 전송할 수 있다.
수신측 직류/직류 변환부(624)는 수신측 교류/직류 변환부(623)에서 출력되는 직류 신호의 레벨을 부하(625)의 용량에 맞게 조정할 수 있다. 부하(625)는 배터리, 디스플레이, 음성 출력 회로, 메인 프로세서, 배터리 관리부 그리고 각종 센서들을 포함할 수 있다.
수신측 통신 및 제어부(626)는 송신측 통신 및 제어부로부터 수신되는 웨이크-업 전력에 의해 활성화될 수 있다. 수신측 통신 및 제어부(626)는 송신측 통신 및 제어부와 통신을 수행할 수 있다. 수신측 통신 및 제어부(626)는 수신 장치(620)의 서브 시스템의 동작을 제어할 수 있다.
수신 장치(620)는 단수 또는 복수개로 구성되어 송신 장치(610)로부터 동시에 에너지를 무선으로 전달받을 수 있다. 즉 자기 공진 방식의 무선 전력 전송 시스템에서는 하나의 송신 장치(610)로부터 복수의 수신 장치들이 전력을 공급받을 수 있다. 이때 송신 장치(610)의 송신측 임피던스 매칭부는 복수개의 수신 장치들 사이의 임피던스 매칭을 적응적으로 수행할 수 있다. 이는 자기 유도 방식에서 서로 독립적인 수신측 코일부를 복수개 구비하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
또한 수신 장치(620)가 복수개로 구성된 경우 전력 수신 방식이 동일한 시스템이거나, 서로 다른 종류의 시스템이 될 수 있다. 이 경우, 송신 장치(610)는 자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식으로 전력을 전송하는 시스템이거나 양 방식을 혼용한 시스템일 수 있다.
한편 무선 전력 전송 시스템의 신호의 크기와 주파수 관계를 살펴보면, 자기 유도 방식의 무선 전력 전송의 경우, 송신 장치(610)에서 송신측 교류/직류 변환부는 수십 또는 수백 V대(예를 들어 110V~220V)의 수십 또는 수백 Hz 대(예를 들어 60Hz)의 교류 신호를 인가받아 수V 내지 수십V, 수백V(예를 들어 10V~20V)의 직류 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 송신측 직류/교류 변환부는 직류 신호를 인가받아 KHz대(예를 들어 125KHz)의 교류 신호를 출력할 수 있다. 그리고 수신 장치 (620)의 수신측 교류/직류 변환부(623)는 KHz대(예를 들어 125KHz)의 교류 신호를 입력받아 수V 내지 수십V, 수백V대(예를 들어 10V~20V)의 직류 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 수신측 직류/직류 변환부(624)는 부하(625)에 적합한, 예를 들어 5V의 직류 신호를 출력하여 부하(625)에 전달할 수 있다. 그리고 자기 공진 방식의 무선 전력 전송의 경우, 송신 장치(610)에서 송신측 교류/직류 변환부는 수십 또는 수백 V대(예를 들어 110V~220V)의 수십 또는 수백 Hz 대(예를 들어 60Hz)의 교류 신호를 인가받아 수V 내지 수십V, 수백V(예를 들어 10V~20V)의 직류 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 송신측 직류/교류 변환부는 직류 신호를 인가받아 MHz대(예를 들어 6.78MHz)의 교류 신호를 출력할 수 있다. 그리고 수신 장치(620)의 수신측 교류/직류 변환부(623)는 MHz(예를 들어 6.78MHz)의 교류 신호를 입력받아 수V 내지 수십V, 수백V (예를 들어 10V~20V)의 수신측 직류 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 직류/직류 변환부(624)는 부하(625)에 적합한, 예를 들어 5V의 직류 신호를 출력하여 부하(625)에 전달할 수 있다.
도 7은 무선전력전송 시스템의 동작 흐름도로써, 무선 전력 송신 장치의 동작 상태를 중심으로 한 동작 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 실시 예에 따른 송신부는 적어도 1) 대기 상태, 2) 디지털 핑 상태, 3) 인증 상태, 4) 전력 전달 상태 및 5) 충전 종료 상태를 가질 수 있다.
[대기 상태(standby)]
(1) 송신부에 외부로부터 전원이 인가되어 송신부가 시동되는 경우, 송신부는 대기 상태가 될 수 있다. 대기 상태에 있는 송신부는 충전 영역에 배치된 객체(object)(예를 들어 수신부나 금속성 이물질(foreign object; FO))의 존재 여부를 검출할 수 있다.
(2) 송신부가 충전 영역에 객체의 존재를 검출하는 방법으로는 자속의 변화, 객체와 송신부 사이의 커패시턴스의 변화나 인덕턴스의 변화 또는 공진 주파수의 쉬프트를 모니터링 함으로써 객체를 검출할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
(3) 송신부가 충전 영역 내의 수신부인 객체를 검출하면 다음 단계인 디지털 핑 상태로 넘어갈 수 있다.
[디지털 핑 상태(digital ping)]
(1) 디지털 핑 상태에서 송신부는 충전 가능한 수신부와 접속되고, 송신부로부터 제공되는 무선 전력으로 충전이 가능한 유효한 수신부인지 확인한다. 그리고 송신부는 충전 가능한 수신부와 연결되기 위하여 기설정된 주파수와 타이밍을 가진 디지털 핑을 생성하여 출력할 수 있다.
(2) 만약 디지털 핑을 위한 충분한 전력 신호를 수신부로 전달되면 수신부는 통신 프로토콜에 따라 상기 전력 신호를 변조함으로써 상기 디지털 핑에 대해 응답할 수 있다. 그리고 만약 송신부가 수신부로부터 유효한 신호를 수신하면 전력 신호를 제거하지 않은 상태로 인증 상태로 넘어갈 수 있다. 그리고 만약 수신부로부터 충전 종료(end of charging; EOC) 요청이 수신되는 경우 송신부는 충전 종료 상태로 넘어갈 수 있다.
(3) 또한 유효한 수신부가 검출되지 않는 경우나 디지털 핑에 대한 객체의 응답 시간이 기설정된 시간을 초과한 경우 송신부는 전력 신호를 제거하여 대기 상태로 되돌아 갈 수 있다.
[인증 상태(identification)]
(1) 송신부의 디지털 핑에 따른 수신부의 응답이 완료되면 송신부는 송신부의 인증 정보를 수신부에 전송하여 송신부 및 수신부 상호간의 호환성을 확인할 수 있다. 그리고 호환성이 확인되면 수신부는 인증 정보를 송신부에 전송할 수 있다. 그리고 송신부는 수신부의 인증 정보를 확인할 수 있다.
(2) 송신부는 상호간의 인증이 완료되면 전력 전송 상태로 넘어가고, 인증이 실패 하였거나, 기설정된 인증 시간을 초과한 경우에는 대기 상태로 되돌아갈 수 있다.
[전력 전송 상태(power transfer)]
(1) 송신부의 통신 및 제어부는 수신부로부터 제공받은 제어 데이터를 기초하여 송신부를 제어함으로써 수신부에 충전 전력을 제공할 수 있다.
(2) 나아가 송신부는 적절한 동작 범위를 벗어나지 않았는지 또는 FOD(foreign object detection)에 따른 안정성이 문제되지 않는지 검증할 수 있다.
(3) 또한 송신부는 수신부로부터 충전 종료 요청 신호를 수신하거나 기설정된 한계 온도치를 초과하는 경우, 전력 전송을 중단하고 충전 종료 상태로 넘어갈 수 있다.
(4) 또한 전력을 전송하기 적당하지 않은 상황으로 변한 경우, 송신부는 전력 신호를 제거하고 대기 상태로 되돌아갈 수 있다. 그리고 송신부는 수신부가 제거된 후 다시 수신부가 충전 영역에 들어올 경우, 전술한 사이클이 다시 진행할 수 있다.
(5) 또한 송신부는 수신부의 부하의 충전 상태에서 따라서 다시 인증 상태로 돌아가 부하의 상태 정보를 기초로 조절된 충전 전력을 수신부에 제공할 수 있다.
[충전 종료 상태(end of charge; EOC)
(1) 송신부는 수신부로부터 충전이 완료되었다는 정보를 수신하거나, 수신부가 기설정된 온도 이상으로 상승했다는 정보를 수신하는 경우 충전 종료 상태로 넘어갈 수 있다.
(2) 송신부는 수신부로부터 충전 완료 정보를 수신한 경우, 전력 전송을 중단하고 일정 시간 동안 대기할 수 있다. 그리고 송신부는 일정 시간이 경과된 후 충전 영역에 배치된 수신부와 연결하기 위하여 디지털 핑 상태로 진입할 수 있다.
(3) 그리고 송신부는 수신부로부터 기설정된 온도를 초과했다는 정보를 수신한 경우, 일정 시간 동안 대기할 수 있다. 그리고 송신부는 일정 시간 경과 후 충전 영역에 배치된 수신부와 접속하기 위하여 디지털 핑 상태로 진입할 수 있다.
(4) 또한 송신부는 일정 시간 동안 충전 영역에서 수신부가 제거되었는지 모니터링 할 수 있다. 송신부는 수신부가 충전 영역으로부터 제거되면 대기 상태로 되돌아갈 수 있다.
도 8은 실시 예에 따른 송신 코일부 또는 수신 코일부의 상면이다.
도 8을 참고하면, 실시 예에 따른 송신 코일부(810)는 복수개의 송신 코일들(811 내지 814)를 포함할 수 있다. 복수개의 송신 코일들(811 내지 814)은 원형일 수 있다. 예를 들어, 송신 코일부(810)의 중앙에는 제1 송신 코일(811)이 배치될 수 있다. 송신 코일부(810)는 제1 송신 코일(811)을 둘러싸는 제2 송신 코일(812)을 포함할 수 있다. 송신 코일부(810)는 제2 송신 코일(812)을 둘러싸는 제3 송신 코일(813)을 포함할 수 있다. 송신 코일부(810)는 제3 송신 코일(813)을 둘러싸는 제4 송신 코일(814)을 포함할 수 있다. 상기 복수개의 송신 코일들(811 내지 814)은 전기적으로 연결될 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 송신 코일부(810)는 복수개의 송신 코일들(811 내지 814) 각각의 연결부분에 전기적인 연결을 제어하는 스위치를 각각 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 수신 코일부(820)는 복수개의 수신 코일들(821 내지 824)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 수신 코일부(820)의 중앙에는 제1 수신 코일(821)이 배치될 수 있다. 수신 코일부(820)은 제1 수신 코일(821)을 둘러싸는 제2 수신 코일(822)을 포함할 수 있다. 수신 코일부(820)는 제2 수신 코일(822)을 둘러싸는 제3 수신 코일(823)을 포함할 수 있다. 수신 코일부(820)는 제3 수신 코일(823)을 둘러싸는 제4 수신 코일(824)를 포함할 수 있다. 상기 복수개의 수신 코일들(821 내지 824)은 전기적으로 연결될 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 수신 코일부(820)는 복수개의 수신 코일들(821 내지 824) 각각의 연결부분에 전기적인 연결을 제어하는 스위치를 각각 포함할 수 있다.
도 9는 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 또는 수신 코일부의 상면이다.
도 9를 참고하면, 실시 예에 따른 송신 코일부(910)는 복수개의 송신 코일들(911 내지 914)를 포함할 수 있다. 복수개의 송신 코일들(911 내지 914)은 원형일 수 있다. 예를 들어, 송신 코일부(910)의 중앙에는 제1 송신 코일(911)이 배치될 수 있다. 송신 코일부(910)는 제1 송신 코일(911)을 둘러싸는 제2 송신 코일(912)을 포함할 수 있다. 송신 코일부(910)는 제2 송신 코일(912)을 둘러싸는 제3 송신 코일(913)을 포함할 수 있다. 송신 코일부(910)는 제3 송신 코일(913)을 둘러싸는 제4 송신 코일(914)을 포함할 수 있다. 상기 복수개의 송신 코일들(911 내지 914)은 전기적으로 연결될 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 송신 코일부(910)는 복수개의 송신 코일들(911 내지 914) 각각의 연결부분에 전기적인 연결을 제어하는 스위치를 각각 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 수신 코일부(920)는 복수개의 수신 코일들(921 내지 924)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 수신 코일부(920)의 중앙에는 제1 수신 코일(921)이 배치될 수 있다. 수신 코일부(920)은 제1 수신 코일(921)을 둘러싸는 제2 수신 코일(922)을 포함할 수 있다. 수신 코일부(920)는 제2 수신 코일(922)을 둘러싸는 제3 수신 코일(923)을 포함할 수 있다. 수신 코일부(920)는 제3 수신 코일(923)을 둘러싸는 제4 수신 코일(924)를 포함할 수 있다. 상기 복수개의 수신 코일들(921 내지 924)은 전기적으로 연결될 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 수신 코일부(920)는 복수개의 수신 코일들(921 내지 924) 각각의 연결부분에 전기적인 연결을 제어하는 스위치를 각각 포함할 수 있다. 실시 예에 따라 복수개의 송신 코일들(911 내지 914)은 정사각형일 수 있다. 또한, 복수개의 수신 코일들(921 내지 924)은 정사각형일 수 있다.
도 10은 또 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 또는 수신 코일부의 상면이다.
도 10을 참고하면, 실시 예에 따른 송신 코일부(1010)는 복수개의 송신 코일들(1011 내지 1014)를 포함할 수 있다. 복수개의 송신 코일들(1011 내지 1014)은 원형일 수 있다. 예를 들어, 송신 코일부(1010)의 중앙에는 제1 송신 코일(1011)이 배치될 수 있다. 송신 코일부(1010)는 제1 송신 코일(1011)을 둘러싸는 제2 송신 코일(1012)을 포함할 수 있다. 송신 코일부(1010)는 제2 송신 코일(1012)을 둘러싸는 제3 송신 코일(1013)을 포함할 수 있다. 송신 코일부(1010)는 제3 송신 코일(1013)을 둘러싸는 제4 송신 코일(1014)을 포함할 수 있다. 상기 복수개의 송신 코일들(1011 내지 1014)은 전기적으로 연결될 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 송신 코일부(1010)는 복수개의 송신 코일들(1011 내지 1014) 각각의 연결부분에 전기적인 연결을 제어하는 스위치를 각각 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 수신 코일부(1020)는 복수개의 수신 코일들(1021 내지 1024)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 수신 코일부(1020)의 중앙에는 제1 수신 코일(1021)이 배치될 수 있다. 수신 코일부(1020)은 제1 수신 코일(1021)을 둘러싸는 제2 수신 코일(1022)을 포함할 수 있다. 수신 코일부(1020)는 제2 수신 코일(1022)을 둘러싸는 제3 수신 코일(1023)을 포함할 수 있다. 수신 코일부(1020)는 제3 수신 코일(1023)을 둘러싸는 제4 수신 코일(1024)를 포함할 수 있다. 상기 복수개의 수신 코일들(1021 내지 1024)은 전기적으로 연결될 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 수신 코일부(1020)는 복수개의 수신 코일들(1021 내지 1024) 각각의 연결부분에 전기적인 연결을 제어하는 스위치를 각각 포함할 수 있다. 실시 예에 따라 복수개의 송신 코일들(1011 내지 1014)은 가로로 긴 사각형일 수 있다. 또한, 복수개의 수신 코일들(1021 내지 1024)은 가로로 긴 사각형일 수 있다.
도 11은 또 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 또는 수신 코일부의 상면이다.
도 11을 참고하면, 실시 예에 따른 송신 코일부(1110)는 복수개의 송신 코일들(1111 내지 1114)를 포함할 수 있다. 복수개의 송신 코일들(1111 내지 1114)은 원형일 수 있다. 예를 들어, 송신 코일부(1110)의 중앙에는 제1 송신 코일(1111)이 배치될 수 있다. 송신 코일부(1110)는 제1 송신 코일(1111)을 둘러싸는 제2 송신 코일(1112)을 포함할 수 있다. 송신 코일부(1110)는 제2 송신 코일(1112)을 둘러싸는 제3 송신 코일(1113)을 포함할 수 있다. 송신 코일부(1110)는 제3 송신 코일(1113)을 둘러싸는 제4 송신 코일(1114)을 포함할 수 있다. 상기 복수개의 송신 코일들(1111 내지 1114)은 전기적으로 연결될 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 송신 코일부(1110)는 복수개의 송신 코일들(1111 내지 1114) 각각의 연결부분에 전기적인 연결을 제어하는 스위치를 각각 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 수신 코일부(1120)는 복수개의 수신 코일들(1121 내지 1124)을 포함한다. 예를 들어, 수신 코일부(1120)의 중앙에는 제1 수신 코일(1121)이 배치된다. 수신 코일부(1120)은 제1 수신 코일(1121)을 둘러싸는 제2 수신 코일(1122)을 포함한다. 수신 코일부(1120)는 제2 수신 코일(1122)을 둘러싸는 제3 수신 코일(1123)을 포함한다. 수신 코일부(1120)는 제3 수신 코일(1123)을 둘러싸는 제4 수신 코일(1124)를 포함한다. 상기 복수개의 수신 코일들(1121 내지 1124)은 전기적으로 연결될 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 수신 코일부(1120)는 복수개의 수신 코일들(1121 내지 1124) 각각의 연결부분에 전기적인 연결을 제어하는 스위치를 각각 포함할 수 있다. 실시 예에 따라 복수개의 송신 코일들(1111 내지 1114)은 세로로 긴 사각형일 수 있다. 또한, 복수개의 수신 코일들(1121 내지 1124)은 세로로 긴 사각형일 수 있다.
도 12는 실시 예에 따른 송신 코일부 및 수신 코일부의 측면도이다.
도 12를 참고하면, 송신 코일부(1210)의 복수개의 송신 코일들(1211 내지 1214)은 동일한 편면상에 수평 방향으로 배치될 수 있다. 이때, 수신 코일부(1220)는 하나의 수신 코일로 구성될 수 있다.
도 13은 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 및 수신 코일부의 측면도이다.
도 13을 참고하면, 수신 코일부(1320)의 복수개의 수신 코일들(1321 내지 1324)은 동일한 편면상에 수평 방향으로 배치될 수 있다. 이때, 송신 코일부(1310)는 하나의 수신 코일로 구성될 수 있다.
도 14는 또 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 및 수신 코일부의 측면도이다.
도 14를 참고하면, 송신 코일부(1410)의 복수개의 송신 코일들(1411 내지 1414)은 동일한 편면상에 수평 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 수신 코일부(1420)의 복수개의 수신 코일들(1421 내지 1424)은 동일한 편면상에 수평 방향으로 배치된다.
도 15는 실시 예에 따른 무선 전력 송신기의 장치도이다.
도 15를 참고하면, 무선 전력 송신기(1500)는 통신부(1501), 제어부(1502), 전원 공급부(1503), 송신 코일부(1504)를 포함할 수 있다.
송신 코일부(1504)는 하나로 연결된 서로 다른 크기의 복수개의 송신 코일들을 포함할 수 있다. 제어부(1502)는 무선 전력 수신기의 수신 코일의 크기를 감지할 수 있다. 제어부(1502)는 상기 수신 코일의 크기에 기초하여 상기 복수개의 송신 코일들 중 상기 수신 코일로 상기 무선 전력을 송신하기 위한 하나의 송신 코일을 결정할 수 있다. 상기 복수개의 송신 코일들은, 동일한 평면 상에 수평 방향으로 배치될 수 있다.
통신부(1501)는 무선 전력 수신기로부터 상기 수신 코일의 크기에 관한 정보를 수신할 수 있다. 제어부(1502)는 상기 수신 코일의 크기에 관한 정보에 기초하여 상기 하나의 송신 코일을 결정할 수 있다.
제어부(1502)는 무선 전력 수신기로 송신하기 위한 무선 전력의 양을 결정할 수 있다. 제어부(1502)는 상기 결정된 무선 전력의 양에 관한 정보를 생성할 수 있다. 통신부(1501)는 상기 무선 전력의 양에 관한 정보를 무선 전력 수신기로 송신할 수 있다.
통신부(1501)는 무선 전력 수신기로부터 상기 수신 코일의 크기에 관한 정보를 수신할 수 있다. 제어부(1502)는 상기 수신 코일의 크기에 관한 정보에 기초하여 상기 하나의 송신 코일을 결정할 수 있다. 상기 수신 코일의 크기에 관한 정보는 무선 전력 수신기가 상기 무선 전력의 양에 관한 정보에 기초하여 결정한 복수개의 수신 코일들 중 하나의 수신 코일의 크기에 관한 정보일 수 있다.
도 16은 실시 예에 따른 무선 전력 송신기의 동작 순서도이다.
무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기와 식별 정보를 송수신할 수 있다. 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기를 인증할 수 있다. 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로 상기 무선 전력을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신기는 상기 무선 전력 송신을 종료할 수 있다.
도 16을 참고하면, 실시 예에 따라 무선 전력 송신기는 아래와 같은 과정을 통해 상기 무선 전력을 송신할 수 있다.
무선 전력 송신기는 상기 무선 전력 수신기의 수신 코일의 크기를 감지할 수 있다. 실시 예에 따라, 무선 전력 송신기는 수신 코일의 크기에 관한 정보를 수신할 수 있다(S1601 단계). 다른 실시 예에 따라, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로 송신하기 위한 무선 전력의 양을 결정할 수 있다. 무선 전력 송신기는 상기 결정된 무선 전력의 양에 관한 정보를 생성할 수 있다. 무선 전력 송신기는 상기 무선 전력의 양에 관한 정보를 무선 전력 수신기로 송신할 수 있다.
이때, 무선 전력 수신기는 상기 무선 전력의 양에 관한 정보에 기초하여 복수개의 수신 코일들 중 하나의 코일을 결정할 수 있다(S1602 단계). 무선 전력 수신기는 상기 결정된 수신 코일에 관한 정보를 무선 전력 송신기로 송신할 수 있다. 무선 전력 송신기는 상기 수신 코일에 관한 정보에 기초하여 복수개의 송신 코일들 중 하나의 송신 코일을 결정할 수 있다.
무선 전력 송신기는 상기 하나의 송신 코일을 통해 상기 무선 전력을 무선 전력 수신기로 송신할 수 있다(S1603 단계).
도 17은 실시 예에 따른 무선 전력 수신기의 장치도이다.
도 17을 참고하면 무선 전력 수신기(1700)은 제어부(1701), 통신부(1702), 수신 코일부(1703), 부하(1704)를 포함할 수 있다.
수신 코일부(1703)는 하나로 연결된 서로 다른 크기의 복수개의 수신 코일들을 포함할 수 있다. 제어부(1701)는 무선 전력 송신기의 송신 코일의 크기를 감지할 수 있다. 제어부(1701)는 상기 송신 코일의 크기에 기초하여 상기 복수개의 수신 코일들 중 상기 송신 코일로부터 상기 무선 전력을 수신하기 위한 하나의 수신 코일을 결정할 수 있다. 상기 복수개의 수신 코일들은 동일한 평면상에서 수평 방향으로 배치될 수 있다.
통신부(1702)는 무선 전력 송신기로부터 상기 송신 코일의 크기에 관한 정보를 수신할 수 있다. 제어부(1701)는 상기 송신 코일의 크기에 관한 정보에 기초하여 상기 적어도 하나의 수신 코일을 결정할 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 제어부(1701)는 수신하기 위한 무선 전력의 양을 결정할 수 있다. 제어부(1701)는 상기 결정된 무선 전력의 양에 관한 정보를 생성할 수 있다. 통신부(1702)는 상기 무선 전력의 양에 관한 정보를 무선 전력 송신기로 송신할 수 있다. 통신부(1702)는 무선 전력 송신기로부터 상기 송신 코일의 크기에 관한 정보를 수신할 수 있다. 제어부(1701)는 상기 송신 코일의 크기에 관한 정보에 기초하여 상기 하나의 수신 코일을 결정할 수 있다. 상기 송신 코일의 크기에 관한 정보는 무선 전력 송신기가 상기 무선 전력의 양에 관한 정보에 기초하여 결정한 복수개의 송신 코일들 중 하나의 송신 코일의 크기에 관한 정보일 수 있다.
도 18은 실시 예에 따른 무선 전력 수신기의 동작 순서도이다.
도 18을 참고하면, 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기 1000의 송신 코일의 크기를 감지할 수 있다(S1801 단계). 다른 실시 예에 따라, 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기로부터 송신 코일의 크기에 관한 정보를 수신할 수 있다.
무선 전력 수신기는 연결된 복수개의 수신 코일들 중 하나의 수신 코일을 결정할 수 있다(S1802 단계). 실시 예에 따라, 무선 전력 수신기는 하나로 연결된 서로 다른 크기의 복수개의 수신 코일들을 포함할 수 있다. 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기의 송신 코일의 크기를 감지할 수 있다. 무선 전력 수신기는 상기 송신 코일의 크기에 기초하여 상기 복수개의 수신 코일들 중 상기 송신 코일로부터 상기 무선 전력을 수신하기 위한 하나의 수신 코일을 결정할 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기로부터 수신한 송신 코일의 크기에 관한 정보에 기초하여, 복수개의 수신 코일들 중 하나의 수신 코일을 결정할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따라, 무선 전력 수신기는 수신하기 위한 무선 전력의 양을 결정할 수 있다. 무선 전력 수신기는 상기 결정된 무선 전력의 양에 관한 정보를 생성할 수 있다. 무선 전력 수신기는 상기 무선 전력의 양에 관한 정보를 무선 전력 송신기로 송신할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 상기 무선 전력의 양에 관한 정보에 기초하여, 복수개의 송신 코일들 중 무선 전력 수신기로 무선 전력을 송신하기 위한 하나의 송신 코일을 결정할 수 있다. 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기로부터 상기 송신 코일의 크기에 관한 정보를 수신할 수 있다. 무선 전력 수신기는 상기 송신 코일의 크기에 관한 정보에 기초하여 상기 하나의 수신 코일을 결정할 수 있다.
무선 전력 수신기는 상기 결정된 하나의 수신 코일을 통해 무선 전력 송신기로부터 무선 전력을 수신할 수 있다(S1803 단계).
도 19는 실시 예에 따른 송신 코일부 또는 수신 코일부의 상면도 및 측면도이다.
도 19를 참고하면, 실시 예에 따른 송신 코일부(1910)는 서로 다른 크기의 복수개의 송신 코일들(1911 및 1912)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 송신 코일부(1910)는 원형의 제1 송신 코일(1911) 및 제2 송신 코일(1912)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 송신 코일(1911)의 크기는 제2 송신 코일(1912) 보다 작을 수 있다. 송신 코일부(1910)는 복수개의 송신 코일들(1911 및 1912) 사이에 배치되는 인쇄 회로 기판(1915)을 포함할 수 있다. 인쇄 회로 기판(1915)의 크기는 복수개의 송신 코일들(1911 및 1912)의 크기를 초과할 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 복수개의 송신 코일들(1911 및 1912)은 인쇄 회로 기판(1915)의 한쪽 면에 수직 방향으로 적층되도록 배치될 수 있다.
실시 예에 따른 수신 코일부(1920)는 서로 다른 크기의 복수개의 수신 코일들(1921 및 1922)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 수신 코일부(1920)는 원형의 제1 수신 코일(1921) 및 제2 송신 코일(1922)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 수신 코일(1921)의 크기는 제2 수신 코일(1922) 보다 작을 수 있다. 수신 코일부(1920)는 복수개의 수신 코일들(1921 및 1922) 사이에 배치되는 인쇄 회로 기판(1925)을 포함할 수 있다. 인쇄 회로 기판(1925)의 크기는 상기 복수개의 수신 코일들(1921 및 1922)의 크기를 초과할 수 있다.
도 20은 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 또는 수신 코일부의 상면도 및 측면도이다.
도 20을 참고하면, 실시 예에 따른 송신 코일부(2010)는 서로 다른 크기의 복수개의 송신 코일들(2011 및 2012)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 송신 코일부(2010)는 원형의 제1 송신 코일(2011) 및 제2 송신 코일(2012)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 송신 코일(2011)의 크기는 제2 송신 코일(2012) 보다 작을 수 있다. 송신 코일부(2010)는 복수개의 송신 코일들(2011 및 2012) 사이에 배치되는 인쇄 회로 기판(2015)을 포함할 수 있다. 인쇄 회로 기판(2015)의 크기는 복수개의 송신 코일들(2011 및 2012)의 크기를 초과할 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 복수개의 송신 코일들(2011 및 2012)은 인쇄 회로 기판(2015)의 한쪽 면에 수직 방향으로 적층되도록 배치될 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 복수개의 송신 코일들(2011 및 2012)은 사각형일 수 있다. 또한, 복수개의 수신 코일들(2021 및 2022)은 사각형일 수 있다.
도 21은 또 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 또는 수신 코일부의 상면도이다.
도 21을 참고하면, 또 다른 실시 예에 따른 송신 코일부(2110)는 서로 다른 크기와 서로 다른 모양의 복수개의 송신 코일들(2111 및 2112)을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 수신 코일부(2120)는 서로 다른 크기와 서로 다른 모양의 복수개의 수신 코일들(2121 및 2122)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 송신 코일부(2110)는 가로로 긴 사각형의 제1 송신 코일(2111) 및 세로로 긴 사각형의 제2 송신 코일(2112)을 포함할 수 있다. 또한, 수신 코일부(2120)는 가로로 긴 사각형의 제1 수신 코일(2121) 및 세로로 긴 사각형의 제2 수신 코일(2122)을 포함할 수 있다.
도 22는 또 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 또는 수신 코일부의 상면도이다.
도 22를 참고하면, 또 다른 실시 예에 따른 송신 코일부(2210)는 서로 다른 크기와 서로 다른 모양의 복수개의 송신 코일들(2211 및 2212)을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 수신 코일부(2220)는 서로 다른 크기와 서로 다른 모양의 복수개의 수신 코일들(2221 및 2222)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 송신 코일부(2210)는 원형의 제1 송신 코일(2211) 및 사각형의 제2 송신 코일(2212)을 포함할 수 있다. 제1 송신 코일(2211)의 지름은 제2 송신 코일(2212)의 한변의 길이를 초과할 수 있다. 또 다른 실시 예에 따라 제1 송신 코일(2211)의 지름은 제2 송신 코일(2212)의 한변의 길이 미만일 수 있다.
또한, 수신 코일부(2220)는 원형의 제1 수신 코일(2221) 및 사각형의 제2 수신 코일(2222)을 포함할 수 있다. 제1 수신 코일(2221)의 지름은 제2 수신 코일(2222)의 한변의 길이를 초과할 수 있다. 또 다른 실시 예에 따라, 제1 수신 코일(2221)의 지름은 제2 수신 코일(2222)의 한변의 길이 미만일 수 있다.
도 23은 또 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 또는 수신 코일부의 상면도이다.
도 23을 참고하면, 또 다른 실시 예에 따른 송신 코일부(2310)는 서로 다른 크기와 서로 다른 모양의 복수개의 송신 코일들(2311 및 2312)을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 수신 코일부(2320)는 서로 다른 크기와 서로 다른 모양의 복수개의 수신 코일들(2321 및 2322)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 송신 코일부(2310)은 원형의 제1 송신 코일(2311), 가로로 긴 사각형의 제2 송신 코일(2312) 및 세로로 긴 사각형의 제3 송신 코일(2313)을 포함할 수 있다. 또한, 수신 코일부(2320)는 원형의 제1 수신 코일(2321), 가로로 긴 사각형의 제2 수신 코일(2322) 및 세로로 긴 사각형의 제3 수신 코일(2323)을 포함할 수 있다. 또 다른 실시 예에 따라 복수개의 송신 코일들(2311 내지 2313)의 크기는 달라질 수 있다. 또한, 복수개의 수신 코일들(2321 내지 2323)의 크기는 달라질 수 있다.
도 24는 또 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 및 수신 코일부의 측면도이다.
도 24를 참고하면, 실시 예에 따른 송신 코일부(2410)은 복수개의 송신 코일들(2411 내지 2414)를 포함할 수 있다. 이때, 수신 코일부(2420)는 하나의 코일로 구성될 수 있다. 다른 실시 예에 따라 복수개의 송신 코일들(2411 내지 2414)의 모양, 크기 및 배치 순서는 달라질 수 있다.
도 25는 또 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 및 수신 코일부의 측면도이다.
도 25를 참고하면, 실시 예에 따른 수신 코일부(2520)는 복수개의 수신 코일들(2521 내지 2524)을 포함할 수 있다. 이때, 송신 코일부(2510)는 하나의 코일로 구성될 수 있다. 다른 실시 예에 따라 복수개의 수신 코일들(2521 내지 2524)의 모양, 크기 및 배치 순서는 달라질 수 있다.
도 26은 또 다른 실시 예에 따른 송신 코일부 및 수신 코일부의 측면도이다.
도 26을 참고하면, 실시 예에 따른 송신 코일부(2610)는 복수개의 송신 코일들(2611 내지 2614)을 포함할 수 있다. 또한, 수신 코일부(2620)는 복수개의 수신 코일들(2621 내지 2624)을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따라 복수개의 송신 코일들(2611 내지 2614)의 모양, 크기 및 배치 순서는 달라질 수 있다. 또한, 복수개의 수신 코일들(2621 내지 2624)의 모양, 크기 및 배치 순서는 달라질 수 있다.
도 27은 다른 실시 예에 따른 무선 전력 송신기의 장치도이다.
도 27을 참고하면, 실시 예에 따른 무선 전력 송신기(2700)는 제어부(2701), 통신부(2702), 전원공급부(2703), 송신 코일부(2704)를 포함할 수 있다.
송신 코일부(2704)는 서로 다른 크기의 복수개의 송신 코일들을 포함할 수 있다. 제어부(2701)는 무선 전력 수신기의 수신 코일의 크기를 감지할 수 있다. 제어부(2701)는 상기 수신 코일의 크기에 기초하여 상기 복수개의 송신 코일들 중 상기 수신 코일로 상기 무선 전력을 송신하기 위한 하나의 송신 코일을 결정할 수 있다. 상기 복수개의 송신 코일들은 수직 방향으로 적층되도록 배치될 수 있다. 상기 복수개의 송신 코일들 각각은 동일한 모양 또는 상이한 모양일 수 있다.
상기 통신부(2702)는 무선 전력 수신기로부터 상기 수신 코일의 크기에 관한 정보를 수신할 수 있다. 제어부(2701)는 상기 수신 코일의 크기에 관한 정보에 기초하여 상기 하나의 송신 코일을 결정할 수 있다. 송신 코일부(2704)는 상기 복수개의 송신 코일들 사이에 위치하는 인쇄 회로 기판을 더 포함할 수 있다.
제어부(2701)는 상기 무선 전력의 양을 결정할 수 있다. 제어부(2701)는 상기 결정된 무선 전력의 양에 관한 정보를 생성할 수 있다. 통신부(2702)는 상기 무선 전력의 양에 관한 정보를 상기 무선 전력 수신기로 송신할 수 있다.
통신부(2702)는 무선 전력 수신기로부터 상기 수신 코일의 크기에 관한 정보를 수신할 수 있다. 제어부(2701)는 상기 수신 코일의 크기에 관한 정보에 기초하여 상기 하나의 송신 코일을 결정할 수 있다. 상기 수신 코일의 크기에 관한 정보는 무선 전력 수신기가 상기 무선 전력의 양에 관한 정보에 기초하여 결정한 복수개의 수신 코일들 중 하나의 수신 코일의 크기에 관한 정보를 포함할 수 있다.
도 28은 다른 실시 예에 따른 무선 전력 송신기의 동작 순서도이다.
무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기와 식별 정보를 송수신할 수 있다. 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기를 인증할 수 있다. 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로 무선 전력을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신기는 상기 무선 전력 송신을 종료할 수 있다.
실시 예에 따른 무선 전력 송신기는 아래와 같이 무선 전력을 송신할 수 있다.
도 28을 참고하면, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 수신 코일의 크기를 감지할 수 있다(S2801 단계). 실시 예에 따라, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로부터 상기 수신 코일의 크기에 관한 정보를 수신할 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로 송신하기 위한 무선 전력의 양을 미리 결정할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 상기 결정된 무선 전력의 양에 관한 정보를 생성할 수 있다. 무선 전력 송신기는 상기 무선 전력의 양에 관한 정보를 무선 전력 수신기로 송신할 수 있다. 무선 전력 수신기는 상기 무선 전력의 양에 관한 정보에 기초하여, 상기 수신 코일의 크기를 결정할 수 있다. 무선 전력 수신기는 상기 무선 전력의 양에 관한 정보에 기초하여 결정된 수신 코일의 크기에 관한 정보를 수신할 수 있다.
무선 전력 송신기는 상기 수신 코일의 크기에 기초하여 복수개의 송신 코일들 중 하나의 송신 코일을 결정할 수 있다(S2802 단계). 무선 전력 송신기는 서로 다른 크기의 복수개의 송신 코일들을 포함할 수 있다. 상기 복수개의 송신 코일들은 수직 방향으로 적층되도록 배치될 수 있다. 상기 복수개의 송신 코일들 각각은 동일한 모양 또는 상이한 모양일 수 있다. 무선 전력 송신기는 상기 수신 코일의 크기에 관한 정보에 기초하여 상기 하나의 송신 코일을 결정할 수 있다.
무선 전력 송신기는 상기 하나의 송신 코일을 통해 상기 무선 전력을 무선 전력 수신기로 송신할 수 있다(S2803 단계).
도 29는 다른 실시 예에 따른 무선 전력 수신기의 장치도이다.
도 29를 참고하면, 무선 전력 수신기(2900)는 제어부(2901), 통신부(2902), 수신 코일부(2903), 부하(2904)를 포함한다.
수신 코일부(2903), 서로 다른 크기의 복수개의 수신 코일들을 포함할 수 있다. 제어부(2901)는 무선 전력 송신기의 송신 코일의 크기를 감지할 수 있다. 제어부(2901)는 상기 송신 코일의 크기에 기초하여 상기 복수개의 수신 코일들 중 상기 송신 코일로부터 상기 무선 전력을 수신하기 위한 하나의 수신 코일을 결정할 수 있다. 실시 예에 따라 상기 복수개의 수신 코일들은 수직 방향으로 적층되도록 배치될 수 있다. 상기 복수개의 수신 코일들 각각은 동일한 모양 또는 상이한 모양일 수 있다.
통신부(2902)는 무선 전력 송신기로부터 상기 송신 코일의 크기에 관한 정보를 수신할 수 있다. 제어부(2901)는 상기 송신 코일의 크기에 관한 정보에 기초하여 상기 적어도 하나의 수신 코일을 결정할 수 있다. 수신 코일부(2903)는 상기 복수개의 수신 코일들 사이에 위치하는 인쇄 회로 기판을 더 포함할 수 있다.
제어부(2901)는 수신하기 위한 무선 전력의 양을 결정할 수 있다. 제어부(2901)는 상기 결정된 무선 전력의 양에 관한 정보를 생성할 수 있다.
통신부(2902)는 상기 무선 전력의 양에 관한 정보를 무선 전력 송신기로 송신할 수 있다. 통신부(2902)는 무선 전력 송신기로부터 상기 송신 코일의 크기에 관한 정보를 수신할 수 있다. 제어부(2901)는 상기 송신 코일의 크기에 관한 정보에 기초하여 상기 하나의 수신 코일을 결정할 수 있다. 상기 송신 코일의 크기에 관한 정보는 무선 전력 송신기가 상기 무선 전력의 양에 관한 정보에 기초하여 결정한 복수개의 송신 코일들 중 하나의 송신 코일의 크기에 관한 정보를 포함할 수 있다.
도 30은 다른 실시 예에 따른 무선 전력 수신기의 동작 순서도이다.
도 30을 참고하면, 실시 예에 따른 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기의 송신 코일의 크기를 감지할 수 있다(S3001 단계). 실시 예에 따른 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기로부터 상기 송신 코일의 크기에 관한 정보를 수신할 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 무선 전력 수신기는 수신하기 위한 무선 전력의 양을 결정할 수 있다. 무선 전력 수신기는 상기 결정된 무선 전력의 양에 관한 정보를 생성할 수 있다. 무선 전력 수신기는 상기 무선 전력의 양에 관한 정보를 무선 전력 송신기로 송신할 수 있다. 무선 전력 송신기는 상기 무선 전력의 양에 관한 정보에 기초하여 복수개의 송신 코일들 중 하나의 송신 코일을 결정할 수 있다. 무선 전력 송신기는 상기 하나의 송신 코일에 관한 정보를 무선 전력 수신기로 송신할 수 있다. 무선 전력 수신기는 상기 하나의 코일에 관한 정보에 기초하여 복수개의 수신 코일들 중 하나의 수신 코일을 결정할 수 있다.
무선 전력 수신기는 복수개의 수신 코일들 중 하나의 수신 코일을 결정할 수 있다(S3002 단계). 무선 전력 수신기는 서로 다른 크기의 복수개의 수신 코일들을 포함할 수 있다. 상기 복수개의 수신 코일들은 수직 방향으로 적층되도록 배치될 수 있다. 상기 복수개의 수신 코일들 각각은 동일한 모양 또는 상이한 모양일 수 있다. 무선 전력 수신기는 상기 송신 코일의 크기에 관한 정보에 기초하여 상기 적어도 하나의 수신 코일을 결정할 수 있다.
무선 전력 수신기는 상기 결정된 하나의 수신 코일을 통해 무선 전력 송신기로부터 무선 전력을 수신할 수 있다(S3003 단계).
본 발명은 무선 전력 송수신 분야에 이용될 수 있다.

Claims (26)

  1. 무선 전력 수신기로 무선 전력을 송신하는 무선 전력 송신기는,
    전원 공급부;
    하나로 연결된 서로 다른 크기의 복수개의 송신 코일들을 포함하는 송신 코일부;
    상기 무선 전력 수신기의 수신 코일의 크기를 감지하고, 상기 수신 코일의 크기에 기초하여 상기 복수개의 송신 코일들 중 상기 수신 코일로 상기 무선 전력을 송신하기 위한 하나의 송신 코일을 결정하는 제어부를 포함하는 무선 전력 송신기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수개의 송신 코일들은, 동일한 평면 상에 수평 방향으로 배치되는 무선 전력 송신기.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신기로부터 상기 수신 코일의 크기에 관한 정보를 수신하는 통신부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 수신 코일의 크기에 관한 정보에 기초하여 상기 하나의 송신 코일을 결정하는 무선 전력 송신기.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 무선 전력의 양을 결정하고, 상기 결정된 무선 전력의 양에 관한 정보를 생성하고,
    상기 통신부는 상기 무선 전력의 양에 관한 정보를 상기 무선 전력 수신기로 송신하는 무선 전력 송신기.
  5. 제6 항에 있어서,
    상기 통신부는 상기 무선 전력 수신기로부터 상기 수신 코일의 크기에 관한 정보를 수신하고,
    상기 제어부는 상기 수신 코일의 크기에 관한 정보에 기초하여 상기 하나의 송신 코일을 결정하고,
    상기 수신 코일의 크기에 관한 정보는 상기 무선 전력 수신기가 상기 무선 전력의 양에 관한 정보에 기초하여 결정한 복수개의 수신 코일들 중 하나의 수신 코일인 무선 전력 송신기.
  6. 무선 전력 송신기로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신기는,
    하나로 연결된 서로 다른 크기의 복수개의 수신 코일들을 포함하는 수신 코일부;
    상기 무선 전력 송신기의 송신 코일의 크기를 감지하고, 상기 송신 코일의 크기에 기초하여 상기 복수개의 수신 코일들 중 상기 송신 코일로부터 상기 무선 전력을 수신하기 위한 하나의 수신 코일을 결정하는 제어부를 포함하는 무선 전력 수신기.
  7. 제7 항에 있어서,
    상기 복수개의 수신 코일들은 동일한 평면상에서 수평 방향으로 배치되는 무선 전력 수신기.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신기로부터 상기 송신 코일의 크기에 관한 정보를 수신하는 통신부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 송신 코일의 크기에 관한 정보에 기초하여 상기 적어도 하나의 수신 코일을 결정하는 무선 전력 수신기.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 제어부는 수신하기 위한 무선 전력의 양을 결정하고, 상기 결정된 무선 전력의 양에 관한 정보를 생성하고,
    상기 통신부는 상기 무선 전력의 양에 관한 정보를 상기 무선 전력 송신기로 송신하는 무선 전력 수신기.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 통신부는 상기 무선 전력 송신기로부터 상기 송신 코일의 크기에 관한 정보를 수신하고,
    상기 제어부는 상기 송신 코일의 크기에 관한 정보에 기초하여 상기 하나의 수신 코일을 결정하고,
    상기 송신 코일의 크기에 관한 정보는 상기 무선 전력 송신기가 상기 무선 전력의 양에 관한 정보에 기초하여 결정한 복수개의 송신 코일들 중 하나의 송신 코일인 무선 전력 송신기.
  11. 무선 전력 수신기로 무선 전력을 송신하는 무선 전력 송신기의 동작 방법은,
    상기 무선 전력 수신기와 식별 정보를 송수신하는 과정;
    상기 무선 전력 수신기를 인증하는 과정;
    상기 무선 전력 수신기로 상기 무선 전력을 송신하는 과정;
    상기 무선 전력 송신을 종료하는 과정을 포함하고,
    상기 무선 전력을 송신하는 과정은,
    상기 무선 전력 수신기의 수신 코일의 크기를 감지하는 과정;
    상기 수신 코일의 크기에 기초하여 하나로 연결된 서로 다른 크기의 복수개의 송신 코일들 중 하나의 송신 코일을 결정하는 과정;
    상기 하나의 송신 코일을 통해 상기 무선 전력을 상기 무선 전력 송신기로 송신하는 과정을 포함하는 무선 전력 송신기의 동작 방법.
  12. 무선 전력 수신기로 무선 전력을 송신하는 무선 전력 송신기는,
    서로 다른 크기의 복수개의 송신 코일들을 포함하는 송신 코일부;
    상기 무선 전력 수신기의 수신 코일의 크기를 감지하고, 상기 수신 코일의 크기에 기초하여 상기 복수개의 송신 코일들 중 상기 수신 코일로 상기 무선 전력을 송신하기 위한 하나의 송신 코일을 결정하는 제어부를 포함하는 무선 전력 송신기.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 복수개의 송신 코일들은 수직 방향으로 적층되도록 배치되는 무선 전력 송신기.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 복수개의 송신 코일들 각각은 동일한 모양 또는 상이한 모양인 무선 전력 송신기.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신기로부터 상기 수신 코일의 크기에 관한 정보를 수신하는 통신부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 수신 코일의 크기에 관한 정보에 기초하여 상기 하나의 송신 코일을 결정하는 무선 전력 송신기.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 송신 코일부는 상기 복수개의 송신 코일들 사이에 위치하는 인쇄 회로 기판을 더 포함하는 무선 전력 송신기.
  17. 제12 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 무선 전력의 양을 결정하고, 상기 결정된 무선 전력의 양에 관한 정보를 생성하고,
    상기 통신부는 상기 무선 전력의 양에 관한 정보를 상기 무선 전력 수신기로 송신하는 무선 전력 송신기.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 통신부는 상기 무선 전력 수신기로부터 상기 수신 코일의 크기에 관한 정보를 수신하고,
    상기 제어부는 상기 수신 코일의 크기에 관한 정보에 기초하여 상기 하나의 송신 코일을 결정하고,
    상기 수신 코일의 크기에 관한 정보는 상기 무선 전력 수신기가 상기 무선 전력의 양에 관한 정보에 기초하여 결정한 복수개의 수신 코일들 중 하나의 수신 코일인 무선 전력 송신기.
  19. 무선 전력 송신기로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신기는,
    서로 다른 크기의 복수개의 수신 코일들을 포함하는 수신 코일부;
    상기 무선 전력 송신기의 송신 코일의 크기를 감지하고, 상기 송신 코일의 크기에 기초하여 상기 복수개의 수신 코일들 중 상기 송신 코일로부터 상기 무선 전력을 수신하기 위한 하나의 수신 코일을 결정하는 제어부를 포함하는 무선 전력 수신기.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 복수개의 수신 코일들은 수직 방향으로 적층되도록 배치되는 무선 전력 수신기.
  21. 제19 항에 있어서,
    상기 복수개의 수신 코일들 각각은 동일한 모양 또는 상이한 모양인 무선 전력 수신기.
  22. 제19 항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신기로부터 상기 송신 코일의 크기에 관한 정보를 수신하는 통신부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 송신 코일의 크기에 관한 정보에 기초하여 상기 적어도 하나의 수신 코일을 결정하는 무선 전력 수신기.
  23. 제19 항에 있어서,
    상기 수신 코일부는 상기 복수개의 수신 코일들 사이에 위치하는 인쇄 회로 기판을 더 포함하는 무선 전력 수신기.
  24. 제19 항에 있어서,
    상기 제어부는 수신하기 위한 무선 전력의 양을 결정하고, 상기 결정된 무선 전력의 양에 관한 정보를 생성하고,
    상기 통신부는 상기 무선 전력의 양에 관한 정보를 상기 무선 전력 송신기로 송신하는 무선 전력 수신기.
  25. 제24 항에 있어서,
    상기 통신부는 상기 무선 전력 송신기로부터 상기 송신 코일의 크기에 관한 정보를 수신하고,
    상기 제어부는 상기 송신 코일의 크기에 관한 정보에 기초하여 상기 하나의 수신 코일을 결정하고,
    상기 송신 코일의 크기에 관한 정보는 상기 무선 전력 송신기가 상기 무선 전력의 양에 관한 정보에 기초하여 결정한 복수개의 송신 코일들 중 하나의 송신 코일인 무선 전력 송신기.
  26. 무선 전력 수신기로 무선 전력을 송신하는 무선 전력 송신기의 동작 방법은,
    상기 무선 전력 수신기와 식별 정보를 송수신하는 과정;
    상기 무선 전력 수신기를 인증하는 과정;
    상기 무선 전력 수신기로 상기 무선 전력을 송신하는 과정;
    상기 무선 전력 송신을 종료하는 과정을 포함하고,
    상기 무선 전력을 송신하는 과정은,
    상기 무선 전력 수신기의 수신 코일의 크기를 감지하는 과정;
    상기 수신 코일의 크기에 기초하여 복수개의 송신 코일들 중 하나의 송신 코일을 결정하는 과정;
    상기 하나의 송신 코일을 통해 상기 무선 전력을 상기 무선 전력 송신기로 송신하는 과정을 포함하는 무선 전력 송신기의 동작 방법.
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