WO2024019481A1 - 자성체 변위 제어 모듈 및 그를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

자성체 변위 제어 모듈 및 그를 포함하는 전자 장치 Download PDF

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WO2024019481A1
WO2024019481A1 PCT/KR2023/010290 KR2023010290W WO2024019481A1 WO 2024019481 A1 WO2024019481 A1 WO 2024019481A1 KR 2023010290 W KR2023010290 W KR 2023010290W WO 2024019481 A1 WO2024019481 A1 WO 2024019481A1
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WO
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resonator
magnetic
power transmission
wireless power
transmission device
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PCT/KR2023/010290
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English (en)
French (fr)
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구범우
김준홍
박재석
박재현
변강호
여성구
Original Assignee
삼성전자 주식회사
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Publication date
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    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/16—Measuring impedance of element or network through which a current is passing from another source, e.g. cable, power line
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks

Definitions

  • Various embodiments of the present disclosure relate to a module that controls displacement of a magnetic material and an electronic device including the same.
  • Wireless charging technology uses wireless power transmission and reception.
  • the mobile phone's battery can be automatically charged by simply placing the mobile phone on a wireless power transmitting device (e.g. charging pad) without connecting a separate charging connector. It speaks of technology.
  • This wireless charging technology has the advantage of improving the waterproof function by eliminating the need for a connector to supply power to electronic products and increasing the portability of electronic devices by eliminating the need for a wired charger.
  • Wireless charging technology includes an electromagnetic induction method using a coil, a resonance method using resonance, and an RF/microwave radiation method that converts electrical energy into electromagnetic waves and transmits them.
  • a resonator power transmitting unit, PTU
  • PTU power transmitting unit
  • PRU wireless power receiving unit
  • the battery of the wireless power receiver may be charged by a method such as electromagnetic induction or electromagnetic resonance between the receiving coil and the wireless power receiver.
  • the power transmission method by electromagnetic induction is a method of transmitting power using the magnetic induction phenomenon between the primary coil and the secondary coil.
  • an alternating current flows through the primary coil, a temporally varying magnetic field is generated around the primary coil, and an induced electromotive force is generated by the magnetic field in the secondary coil at the receiving end, thereby transmitting power.
  • Electromagnetic induction has excellent energy transfer efficiency, so it is the mainstream wireless charging technology to date.
  • Electromagnetic induction is the most widely used method and is applied to various devices.
  • the non-contact charging technology applied to conventional electric toothbrushes, razors, smart devices, etc. uses electromagnetic induction.
  • the charging efficiency of wireless charging technology using electromagnetic induction may be reduced if the electronic device is not placed in a designated location on the wireless power transmission device or is not placed facing a specific direction for charging.
  • wireless charging technology using electromagnetic induction requires a short distance between the first coil and the second coil for power transmission and reception, there is a limitation that the distance between the electronic device and the wireless power transmission device must be close.
  • a wireless power transmission device including a resonator and a magnetic displacement control module
  • the resonator includes at least one coil and at least one capacitor
  • the magnetic displacement control module includes a first magnetic substance portion and a second magnetic substance portion.
  • a modulator for adjusting the gap between the first magnetic material portion and the second magnetic material portion
  • a driving unit for driving the modulator, wherein the first magnetic portion and the second magnetic portion of the magnetic displacement control module may be arranged to surround at least a portion of the at least one coil.
  • a magnetic material displacement control module for changing the impedance of a resonator.
  • the magnetic displacement control module includes a first magnetic portion; a second magnetic portion capable of being coupled to the first magnetic portion; a modulator for adjusting a gap between the first magnetic material portion and the second magnetic material portion; And it may include a driving unit for driving the modulator.
  • FIG. 1A shows a block diagram of a wireless power transmission device and an electronic device, according to one embodiment.
  • FIG. 1B shows a block diagram of a wireless power transmission device and a plurality of electronic devices, according to an embodiment.
  • FIG. 2A shows a wireless power transmission device and an electronic device, according to one embodiment.
  • Figure 2B shows a detailed block diagram of a power transmitting circuit and a power receiving circuit, according to one embodiment.
  • Figure 3 is a perspective view showing a wireless power transmission device and at least one electronic device, according to one embodiment.
  • Figure 4 is a perspective view of a wireless power transmission device according to one embodiment.
  • Figure 5 is a side view of a wireless power transmission device, according to one embodiment.
  • FIG. 6 is a graph showing a change in impedance of a transmitting coil included in a resonator according to a change in the horizontal width of a magnetic material, according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a graph showing a change in impedance of a transmission coil included in a resonator according to a change in the vertical width of a magnetic material, according to an embodiment.
  • Figure 8 is a graph showing the magnetic flux density inside a magnetic material according to a change in the vertical width of the magnetic material, according to one embodiment.
  • Figure 9 is a perspective view showing a power transmission unit and a magnetic displacement control module, according to one embodiment.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing a coil included in a resonator and a first magnetic material portion and a second magnetic material portion surrounding the coil, according to an embodiment.
  • FIG. 11 is a graph showing a change in impedance of a coil included in a resonator according to a change in the vertical width of a magnetic material, according to an embodiment.
  • FIG. 12 is a graph showing an enlarged portion of a portion of the graph of FIG. 11.
  • FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating a wireless power transmission device including a power transmission unit and a magnetic displacement control module, according to an embodiment.
  • Figure 14 is a perspective view showing a wireless power transmission device according to an embodiment.
  • FIG. 15A is a diagram illustrating a magnetic material displacement control module according to one embodiment.
  • FIG. 15B is a diagram showing a magnetic material displacement control module according to an embodiment.
  • FIG. 16 shows a block diagram of a power transmission unit and a magnetic material displacement control module according to an embodiment.
  • Figure 17 is a perspective view showing a wireless power transmission device and an electronic device, according to an embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a usage mode of a wireless power transmission device and a magnetic material displacement control module, according to an embodiment.
  • FIG. 19 shows a block diagram of a wireless power transmission device and a magnetic displacement control module according to the embodiment of FIG. 17.
  • Figure 20 shows a detailed block diagram of a power transmission circuit and a power reception circuit, according to the embodiment of Figure 17.
  • identification codes for each step are used for convenience of explanation, and the identification codes do not describe the order of each step, and each step follows the specified order unless a specific order is clearly stated in the context. It may be implemented differently.
  • FIG. 1A shows a block diagram of a wireless power transmission device and an electronic device according to an embodiment.
  • FIG. 1B shows a block diagram of a wireless power transmission device and a plurality of electronic devices according to an embodiment.
  • the wireless power transmission device 100 may wirelessly transmit power 161 to the wireless power reception device 150 (hereinafter referred to as 'electronic device 150'). You can.
  • the wireless power transmission device 100 can transmit power 161 to the electronic device 150 according to various charging methods.
  • the wireless power transmission device 100 may transmit power 161 according to an induction method.
  • the wireless power transmission device 100 may include, for example, a power source, a direct current-to-alternating current conversion circuit, an amplifier circuit, an impedance matching circuit, at least one capacitor, at least one It may include a coil, a communication modulation/demodulation circuit, etc. At least one capacitor may form a resonance circuit together with at least one coil.
  • the wireless power transmission device 100 may be implemented in a manner defined in the wireless power consortium (WPC) standard (or Qi standard). Additionally, as an example, the wireless power transmission device 100 may transmit power 161 according to a resonance method.
  • the wireless power transmission device 100 includes, for example, a power source, a direct current-to-alternating current conversion circuit, an amplification circuit, an impedance matching circuit, at least one capacitor, at least one coil, and an out-of-band. (Out-of-band) short-range communication module (e.g., BLE (bluetooth low energy) short-range communication module), etc. may be included. At least one capacitor and at least one coil may constitute a resonance circuit.
  • WPC wireless power consortium
  • Qi standard or Qi standard
  • the wireless power transmission device 100 may transmit power 161 according to a resonance method.
  • the wireless power transmission device 100 includes, for example, a power source, a direct current-to-alternating current conversion circuit, an amplification circuit, an impedance matching circuit, at least one capacitor
  • the wireless power transmission device 100 may be implemented in a manner defined in the Alliance for Wireless Power (A4WP) standard (or air fuel alliance (AFA) standard).
  • the wireless power transmission device 100 may include a coil that can generate a time varying magnetic field whose size changes with time when an alternating current flows according to a resonance method or an induction method.
  • the process of the wireless power transmission device 100 generating a magnetic field can be expressed as the wireless power transmission device 100 outputting power 161 or transmitting it wirelessly.
  • the electronic device 150 may include a coil in which induced electromotive force is generated by a magnetic field whose size changes over time formed around the coil.
  • the process of the electronic device 150 generating induced electromotive force through a coil can be expressed as power 161 being input to the electronic device 150 or the electronic device 150 receiving power 161 wirelessly.
  • the wireless power transmission device 100 may perform communication with the electronic device 150.
  • the wireless power transmission device 100 may communicate with the electronic device 150 according to an in-band method.
  • the wireless power transmission device 100 or the electronic device 150 may change the load (or load impedance) of data to be transmitted, for example, according to an on/off keying modulation method.
  • the wireless power transmission device 100 or the electronic device 150 determines data transmitted from the other device by measuring a load change (or load impedance change) based on a change in the size of the current, voltage, or power of the coil. You can.
  • the wireless power transmission device 100 may communicate with the electronic device 150 according to an out-of-band method.
  • the wireless power transmission device 100 or the electronic device 150 may transmit and receive data using a short-range communication module (eg, BLE communication module) provided separately from a coil or patch antenna.
  • a short-range communication module eg, BLE communication module
  • the frequency band of wireless power and the band of the short-range communication module are separated from each other.
  • the frequency band of wireless power is 6.78 MHz
  • the frequency band of the short-range communication module is 2.4 GHZ.
  • the wireless power transmission device 100 or the electronic device 150 performing a specific operation refers to various hardware included in the wireless power transmission device 100 or the electronic device 150, such as a processor, a coil, Alternatively, it may mean that a patch antenna, etc. performs a specific operation.
  • the wireless power transmission device 100 or the electronic device 150 performing a specific operation may mean that the processor controls other hardware to perform the specific operation.
  • the specific operation stored in the storage circuit (e.g., memory) of the wireless power transmission device 100 or the electronic device 150 is performed. It may also mean causing a processor or other hardware to perform a specific operation as an instruction to perform is executed.
  • the wireless power transmission device 100 may form a wireless electrical connection with a plurality of electronic devices 150-1, 150-2,..., 150-n.
  • the plurality of electronic devices include, for example, portable communication devices (e.g., smartphones), wearable devices (e.g., watches, wireless earphones, AR/VR devices), portable multi-media devices (e.g., touchpads, laptops), and PDAs.
  • portable communication devices e.g., smartphones
  • wearable devices e.g., watches, wireless earphones, AR/VR devices
  • portable multi-media devices e.g., touchpads, laptops
  • PDAs portable multi-media devices
  • it may include at least one of a PMP, a camera, a portable medical device, and a home appliance (e.g., a TV).
  • various types of electronic devices can be applied.
  • the wireless power transmission device 100 may wirelessly transmit power 161 to a plurality of electronic devices 150-1, 150-2,..., 150-n.
  • the wireless power transmission device 100 may transmit power to a plurality of electronic devices 150-1, 150-2,..., 150-n through a resonance method.
  • the distance at which power can be transmitted and received between the wireless power transmission device 100 and the plurality of electronic devices 150-1, 150-2,..., 150-n is 1 m or less. , preferably 30 cm or less.
  • the wireless power transmission device 100 may transmit power to a plurality of electronic devices 150-1, 150-2,..., 150-n through an inductive method.
  • the distance at which power can be transmitted and received between the wireless power transmission device 100 and the plurality of electronic devices 150-1, 150-2,..., 150-n is preferably may be 10 cm or less.
  • at least one of the plurality of electronic devices 150-1, 150-2,..., 150-n receives power through a resonance method with the wireless power transmission device 100, and the plurality of electronic devices At least one other of the fields 150-1, 150-2,..., 150-n may receive power through the wireless power transmission device 100 and an induction method.
  • the processor included in the wireless power transmission device 100 may control wireless transmission of preset power 161 to a plurality of electronic devices 150-1, 150-2,..., 150-n.
  • the power preset for the plurality of electronic devices 150-1, 150-2,..., 150-n is the processor included in the plurality of electronic devices 150-1, 150-2,..., 150-n. It may be a power of a set size to drive (e.g. wake-up).
  • the preset power 161 provides various information of a plurality of electronic devices 150-1, 150-2,..., 150-n (e.g., various types of electronic devices 150-1, 150-2,..., 150-n).
  • various required power information of a plurality of electronic devices (150-1, 150-2,..., 150-n), voltage related to various powers of a plurality of electronic devices (150-1, 150-2,..., 150-n), or Current information, various ratings (e.g., effective value) information of a plurality of electronic devices 150-1, 150-2,..., 150-n, a plurality of electronic devices 150-1, 150-2,..., 150 -n) may be set in consideration of orientation information (e.g., posture information).
  • the size of the power 161 transmitted to the plurality of electronic devices 150-1, 150-2,..., 150-n may be the same for each of the plurality of electronic devices 150-1, 150-2,..., 150-n. However, they may be different.
  • the wireless power transmission device 100 may perform communication with a plurality of electronic devices 150-1, 150-2,..., 150-n, respectively, simultaneously or sequentially, selectively or independently.
  • a plurality of electronic devices (150-1, 150-2,..., 150-n) each transmit and receive data to be transmitted with the wireless power transmission device 100 according to either in-band or out-of-band method. can do.
  • the data may be data for controlling power reception of each of a plurality of electronic devices. Additionally, the data may include various information about a plurality of electronic devices 150-1, 150-2,..., 150-n.
  • FIG. 2A shows a wireless power transmission device and an electronic device according to an embodiment.
  • Figure 2B shows a detailed block diagram of a power transmission circuit and a power reception circuit according to one embodiment.
  • the wireless power transmission device 100 includes a processor 102, a short-range communication module 103, a memory 105, a power adapter 108, or a power transmission circuit 109. It may include at least one of:
  • the electronic device 150 according to one embodiment includes a charger 151, a processor 152, a short-range communication module 153, a battery 154, a memory 156, or a power reception circuit 159. It can contain at least one.
  • the power transmission circuit 109 may transmit power 161 wirelessly according to at least one of an inductive method, a resonance method, and an electromagnetic wave method.
  • the detailed configuration of the power transmission circuit 109 and the power reception circuit 159 will be described in more detail below with reference to Figure 2b.
  • the processor 102 can control the overall operation of the wireless power transmission device 100. For example, the processor 102 may determine whether to transmit power 161, control the amount of power 161, or perform at least one function of the electronic device 150 (e.g., initiate charging). or interruption of charging) can also be controlled.
  • the processor 102 or processor 152 may be implemented with various circuits capable of performing operations, such as a general-purpose processor such as a CPU, a microprocessor, a micro controlling unit (MCU), or a field programmable gate array (FPGA). There is no limit to the types.
  • the processor 102 can transmit and receive data with the electronic device 150 through the short-range communication module 103. Data can be used to control wireless power transmission and reception.
  • the short-range communication module 103 and the short-range communication module 153 are, for example, implemented as a short-range communication module (e.g., a Bluetooth communication module (BT, BLE), or NFC communication module) of an out-of-band communication method, or Alternatively, it can be implemented as an in-band communication load modulation communication module.
  • the load modulation communication module includes, for example, a switch connected directly to the coil of the power receiving circuit 159 or through another element, and a dummy load connected to the coil directly or through another element through the switch. (e.g., dummy resistor or dummy capacitor).
  • the load modulation communication module may check information based on a change in voltage or current applied to the coil in the power transmission circuit 109 detected during the on/off process of the switch.
  • the power adapter 108 may receive power from the power source 106 and provide it to the power transmission circuit 109.
  • the power adapter 108 may be, for example, a power interface and may not be included in the wireless power transmission device 100 depending on implementation of various embodiments.
  • the power reception circuit 159 may wirelessly receive power from the power transmission circuit 109 according to at least one of an inductive method, a resonance method, and an electromagnetic wave method.
  • the power reception circuit 159 may perform power processing such as rectifying the power of the received AC waveform into a DC waveform, converting the voltage, or regulating power.
  • the charger 151 may charge the battery 154 using the received regulated power (eg, DC power).
  • the charger 151 may adjust at least one of the voltage or current of the received power and transfer it to the battery 154.
  • the battery 154 stores power and can transfer it to other hardware.
  • a power management integrated circuit may receive power from the power reception circuit 159 and transfer it to other hardware, or may receive power from the battery 154 and transfer it to other hardware.
  • the charger 151 may be provided included in the PMIC.
  • the processor 152 may control the overall operation of the electronic device 150.
  • the memory 155 may store instructions for performing overall operations of the electronic device 150.
  • instructions for performing the overall operation of the wireless power transmission device 100 may be stored, or instructions may be stored in the relationship between the information obtained through the short-range communication module 103 and the amount of power to be transmitted.
  • a lookup table or mathematical information about the relationship between the obtained information and the amount of power to be transmitted may be stored.
  • the memory 105 or memory 155 may be implemented in various forms such as read only memory (ROM), random access memory (RAM), or flash memory, and there is no limitation in the form of implementation.
  • the power transmission circuit 109 may include a power amplifier 171, a matching circuit 172 (or matching network), and a transmission resonance circuit 173.
  • the power amplifier 171 or the inverter circuit may convert direct current power received from the power adapter 108 into alternating current power.
  • the frequency of AC power can be set to 100 kHz to 205 kHz or 6.78 MHz depending on the standard, but there is no limit.
  • the matching circuit 172 changes at least one of the capacitance or reactance of the circuit connected to the power supply unit 173 under the control of the processor 102, so that the power transmission circuit 109 and the power reception circuit 159 are connected to each other. Impedance matching can be achieved.
  • the transmission resonance circuit 173 may include at least one coil and at least one capacitor.
  • alternating current power or current
  • a magnetic field whose size changes with time may be formed from the transmission resonance circuit 173, and thus the power reception circuit of the electronic device 150 ( 159), power in the form of an electromagnetic field can be output or transmitted.
  • the power amplifier 171 and the matching circuit 172 are installed in a base housing (e.g., the base housing 310 in FIG. 3, described later) of a wireless power transmission device (e.g., the wireless power transmission device 200 in FIG. 3, described later). may be disposed, and the transmission resonance circuit 173 may be disposed in a resonator (eg, the resonator 220 of FIG. 3, which will be described later).
  • An induced electromotive force may be generated in the receiving resonator 181 of the power receiving circuit 159 by a magnetic field whose size changes with time formed around it, and thus the power receiving circuit 159 can receive power wirelessly.
  • the receiving resonator 181 may include at least one coil and at least one capacitor.
  • the rectification circuit 182 may rectify the power of the received alternating current waveform.
  • the converting circuit 183 can adjust the voltage of the rectified power and transmit it to the PMIC or charger.
  • the power receiving circuit 159 may further include a regulator, or the converting circuit 183 may be replaced with a regulator.
  • the matching circuit 184 changes at least one of the capacitance or reactance of the circuit connected to the receiving resonator 181 under the control of the processor 152, so that the power transmitting circuit 109 and the power receiving circuit 159 are connected to each other. Impedance matching can be achieved.
  • the wireless power transmission device 100 may include at least one sensor 107.
  • At least one sensor 107 may be a sensor that measures voltage and current of the wireless power transmission device 100.
  • the wireless power transmission device 100 detects the output impedance of the power amplifier 171, which will be described later, and/or the input impedance of the transmission resonance circuit 173 (e.g., from the matching circuit 172) through at least one sensor 107.
  • the impedance of the signal input to the transmission resonance circuit 173 can be measured. For example, power consumption can be monitored by measuring the transmission voltage (V TX_IN ) and transmission current (I TX_IN ) using the sensor 107, and through this, changes in the input impedance of the transmission resonance circuit 173 can be detected. there is.
  • the processor 102 may control the transmission and efficiency of wireless power to the plurality of electronic devices 150 according to a predetermined algorithm or a command input from a user, considering the change in the detected impedance.
  • the electronic device 150 may include at least one sensor 157.
  • the electronic device 150 may itself detect movement of the electronic device 150 through at least one sensor 157 (eg, a motion sensor).
  • the motion sensor for detecting the movement may include, for example, at least one of a gyro sensor, an acceleration sensor, an angular velocity sensor, a gravity sensor, a geomagnetic sensor, and an infrared sensor.
  • the type of sensor is not limited to this.
  • the electronic device 150 may measure the voltage (V RECT ) output from the rectifier circuit 182 using at least one sensor 157. Based on the measured output voltage (V RECT ), a change in the positional relationship between the electronic device 150 and the wireless power transmission device 100 (closer to or farther from the resonator) can be confirmed. Data sensed through the sensor 157 may be provided to the processor 152, and data received by the processor 152 may be provided to the wireless power transmission device 100 through the short-range communication module 153.
  • the processor 102 of the wireless power transmission device 100 uses data detected from the sensor 107 and/or sensor 157 to provide wireless power for the plurality of electronic devices 150. Transmission and efficiency can be controlled.
  • one of the plurality of electronic devices 150 may be placed around the wireless power transmission device 100 in a lying down state. Additionally, the electronic device 150 may be moved by the user and placed closer to the wireless power transmission device 100. At this time, the processor 102 of the wireless power transmission device 100 determines that the electronic device 150 is in a lying state using the data detected from the sensor 107 and/or the sensor 157, and determines that the wireless power transmission device 100 is in a lying state. It can be determined that it is close to (100). In addition, the wireless power transmission device (e.g., the wireless power transmission device 300 described later in FIG.
  • the processor 102 receives information that the electronic device 150 is in a horizontally laid state. Based on this, power may be transmitted to the electronic device (eg, the electronic device 350 described later with reference to FIG. 16) by selecting and using the horizontally laid first resonator 320.
  • a horizontally laid first resonator e.g., a first resonator (e.g., a first resonator described later in FIG. 16) 320)
  • a vertically standing second resonator e.g., a second resonator 330 described later with reference to FIG. 16
  • FIG. 3 illustrates a wireless power transmission device and at least one electronic device according to an embodiment.
  • the wireless power transmission device 200 may include a base housing 210 and a resonator 220.
  • the electronic device 250 can be freely mounted around the wireless power transmission device 200, and may be provided in plural pieces depending on the embodiment.
  • the coordinate axes displayed in the drawings of the present disclosure may indicate the direction in which a certain component faces.
  • the coordinate axes here may be coordinate axes (X-axis, Y-axis, Z-axis) in three-dimensional space.
  • the X-axis may be an axis parallel to the vertical width direction of the wireless power transmission device 200
  • the Y-axis may be an axis parallel to the horizontal direction of the wireless power transmission device 200.
  • the Z-axis may be an axis parallel to the height direction of the wireless power transmission device 200.
  • the wireless power transmission device 200 may be placed on a virtual plane including the X-axis and Y-axis.
  • the movement direction of the magnetic material 280 shown in FIGS. 4 and 5, which will be described later, may be defined as a direction parallel to the Y axis.
  • the plane including the X and Y axes may form a plane parallel to the ground.
  • this is only for convenience of explanation and does not limit the scope of arrangement and/or operation of the components forming the invention.
  • the base housing 210 may form the exterior of the wireless power transmission device 200 by itself, or may be a part of the exterior of the wireless power transmission device 200 together with the resonator 220.
  • various electronic components included in the wireless power transmission device 200 e.g., processor 102, short-range communication module 103, memory 105, power adapter 108, power Transmission circuit 109 may be accommodated.
  • the various electronic components may be integrated and accommodated inside the wireless power transmission device 200.
  • the shape of the base housing 210 of the wireless power transmission device 200 according to an embodiment of the present disclosure is not limited to any specific embodiment.
  • the base housing 210 may have an overall ring shape, but is not necessarily limited thereto, and various other embodiments may be applied, such as a cylindrical cylinder, and/or a polyhedron including a hexahedron. You can.
  • the wireless power transmission device 200 may adopt a resonance method as a method of transmitting power to at least one electronic device 250 located 360 degrees around the wireless power transmission device 200.
  • the wireless power transmission device 200 may include a resonator 220.
  • the resonator 220 includes at least one coil and at least one capacitor, and may have various shapes. For example, it may be formed in a ring shape (or loop shape) with a hollow portion H formed on the inside.
  • the transmission resonance circuit 173 described above with reference to FIGS. 2A and 2B may be implemented as a combination of at least one coil and at least one capacitor included in the resonator 220.
  • the wireless power transmission device 200 may perform a power output or transmission function for at least one electronic device 250 using the resonator 220.
  • the resonator 220 may be supported from the base housing 210.
  • the resonator 220 may be electrically connected to the base housing 210 and may receive power from the base housing 210.
  • the wireless power transmission device 200 may be composed of only the resonator 220 without the base housing 210.
  • the resonator 220 can be used by electromagnetic coupling with another wireless power transmission device (or resonator).
  • the wireless power transmission device 200 uses the wireless power transmission device 200 to intuitively recognized by the user.
  • Various display methods e.g. LED light, sound, text message, voice, etc.
  • the wireless power transmission device 200 may further include at least one output device for implementing the various display methods in the base housing 210 and/or the resonator 220.
  • the charging status monitoring information here means at least one of voltage information, current information, state of charge (SOC) information, and state of health (SOH) information about whether charging is possible or not. It can contain one. You can check the power status of an electronic device through voltage information or current information.
  • the power state may refer to the amount of electrical energy remaining until the battery of the electronic device 250 is discharged.
  • the power state can be expressed as a percentage such as 0%, 10%, 50%, and 100%.
  • the state of charge (SOC) may indicate whether the electronic device 250 is being charged or is not being charged.
  • SOH information about the state of the electronic device 250, whether charging is possible or not, can also be displayed.
  • the charging state monitoring information is not limited to this.
  • the wireless power transmission device 200 may obtain location information about at least one electronic device 250 located 360 degrees around.
  • a phased array coil can be used, or a UWB radar sensor can be used.
  • a phased array coil and UWB radar sensor can be used together to further increase the accuracy of location information.
  • Charging state monitoring information can be obtained through a short-range communication module (eg, short-range communication module 103 in FIG. 2A) of the wireless power transmission device 200.
  • the wireless power transmission device 200 when the wireless power transmission device 200 charges a plurality of electronic devices 250, it can cover the entire 360 degrees around the wireless power transmission device 200, and one primary coil A resonance type wireless power transmission device 200 can be provided that can supply wireless power to a plurality of electronic devices 250 and can be charged even when not placed in a designated area.
  • a schematic flow of a method for transmitting power to at least one electronic device 250 disposed around the wireless power transmission device 200, a method for displaying information about the location, and a method for displaying information about the charging state, according to an embodiment. may be as follows: First, the wireless power transmission device 200 transmits a load detection beacon and/or a power beacon, and various information including voltage/power information is fed back from the electronic device that responds thereto. You can receive it. Information received as feedback from the electronic device and information about the electronic device obtained through a short-range communication module (e.g., the short-range communication module 103 in FIG. 2A) may be mapped.
  • a short-range communication module e.g., the short-range communication module 103 in FIG. 2A
  • a unique ID for at least one electronic device 250 may be identified using a short-range communication module (eg, short-range communication module 103 of FIG. 2A) included in the wireless power transmission device 200. Furthermore, a pairing operation can be performed on an electronic device with an authenticated ID. The paired wireless power transmission device 200 and the electronic device may transmit and receive various data regarding, for example, power status and charging status. Additionally, location information on at least one electronic device 250 disposed around the wireless power transmission device 200 can be roughly obtained.
  • a short-range communication module eg, short-range communication module 103 of FIG. 2A
  • the effective distance for wireless power transmission between the wireless power transmission device 200 and the electronic device 250 may be 1 m or less, preferably 30 cm or less.
  • a first effective distance (A) is shown as an example of an effective distance for wireless power transmission.
  • the electronic device 250 is placed within an effective distance (eg, the first effective distance A) for wireless power transmission, so the charging operation can be performed normally.
  • the electronic device 250 is placed outside the effective distance, charging may not occur or charging efficiency may be very low.
  • a resonance-type wireless power transmission device that can be charged regardless of the location of the electronic device 250 and the direction in which the electronic device 250 is placed as long as it is within a specified distance around the wireless power transmission device 200. can be provided.
  • the impedance of the transmission resonance circuit 173 included in the wireless power transmission device 200 increases due to the influence of the metal included in the electronic device 250. may decrease.
  • the impedance of the transmission resonance circuit 173 increases. may decrease. If the impedance of the transmission resonance circuit 173 decreases to a level exceeding -5%, this means that the resonance frequency for the wireless power transmission device 200 to transmit power to the electronic device 250 is, for example, approximately 6.78Mhz. This can result in an increase of approximately 170kHz from approximately 6.95MHz.
  • Figure 4 is a perspective view of a wireless power transmission device according to one embodiment.
  • Figure 5 is a side view of a wireless power transmission device, according to one embodiment.
  • the wireless power transmission device 200 of the present disclosure may further include a magnetic displacement control module (hereinafter, a magnetic displacement control module 280 described later with reference to FIG. 9 ) to compensate for impedance changes.
  • the magnetic displacement control module is a component that is distinct from the base housing 210 or the resonator 220, and may be provided separately from the resonator 220 and may be detachable from the resonator 220.
  • the base housing 210 and the resonator 220 may be referred to as the power transmission unit 201 to distinguish them from the magnetic displacement control module.
  • FIGS. 4 and 5 illustrate at least a portion of the magnetic material 280' included in the magnetic material displacement control module. Referring to the embodiment of FIGS. 4 and 5, the principle of compensating impedance according to the operation of the magnetic material displacement control module. can be explained.
  • the magnetic material 280 ′ may be disposed adjacent to the resonator 220 of the wireless power transmission device 200.
  • the magnetic material 280' is configured to move along one direction (e.g., Y-axis direction) adjacent to the resonator 220 of the wireless power transmission device 200, and this movement of the magnetic material 280' causes the resonator (
  • the intensity of the magnetic field (B) applied to the vicinity of 220) may change.
  • FIG. 6 is a graph showing a change in impedance of a transmitting coil included in a resonator according to a change in the horizontal width of a magnetic material, according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a graph showing a change in impedance of a transmission coil included in a resonator according to a change in the vertical width of a magnetic material, according to an embodiment.
  • Figure 8 is a graph showing the magnetic flux density inside a magnetic material according to a change in the vertical width of the magnetic material, according to one embodiment.
  • the magnetic material 280' may move in a position adjacent to the resonator 220 of the wireless power transmission device 200.
  • the movement direction of the magnetic material 280' may be parallel to the Y-axis direction.
  • the intensity of the magnetic field B may change, which may be proportional to the change in inductance of the resonator 220.
  • the magnetic field intensity may increase and the inductance of the resonator 220 may increase.
  • the size of the inductance may be related to the first width L1 of the magnetic material 280'.
  • the first width L1 of the magnetic material 280' may be the width of the magnetic material 280' measured along a direction perpendicular to the direction of movement of the magnetic material 280'.
  • the width of the magnetic material 280' measured along a direction perpendicular to the direction of movement of the magnetic material 280' may be referred to as 'vertical width'.
  • Figure 6 shows a graph showing the change in inductance size when all other conditions are set the same and the first width L1 of the magnetic material 280' is 80 mm and 50 mm, respectively.
  • the first width ( It can be seen that the larger L1), the greater the change in inductance size according to the moving distance of the magnetic material 280'.
  • the change in intensity of the magnetic field B as the magnetic material 280' moves adjacent to the resonator 220 of the wireless power transmission device 200, or The change in inductance may also be related to the second width D1 of the magnetic material 280'.
  • the second width D1 of the magnetic material 280' may be the width of the magnetic material 280' measured along a direction parallel to the movement direction of the magnetic material 280'.
  • the width of the magnetic material 280' measured along a direction parallel to the direction of movement of the magnetic material 280' may be referred to as 'horizontal width'.
  • 'horizontal width' For example, in FIGS.
  • the magnetic field around the resonator 220 can be changed by moving the magnetic material 280' of a predetermined size around the resonator 220.
  • FIGS. 7 and 8 together, it can be seen that when the impedance is maximum, the magnetic flux density inside the magnetic material 280' increases to the maximum.
  • the present disclosure seeks to provide a wireless power transmission device including a resonator and a module disposed around the resonator to control the displacement of the magnetic material.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a resonator and a magnetic displacement control module according to one embodiment.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing a transmission coil included in a resonator and a first magnetic material portion and a second magnetic material portion surrounding the transmission coil, according to an embodiment.
  • the resonator 220 includes at least one coil and at least one capacitor
  • the magnetic displacement control module 280 includes a first magnetic substance portion 281 and a first magnetic substance portion 281. It may include a second magnetic substance portion (282).
  • the first magnetic portion 281 and/or the second magnetic portion 282 may be formed of ferrite.
  • the wireless power transmission device includes a processor 102, a short-range communication module 103, a memory 105, a power adapter 108, and/or a power transmission circuit 109, unlike the embodiment of FIG. 2A. ) and simply shows a wireless power transmission device 200' including a resonator 220 composed of at least one coil and at least one capacitor.
  • the wireless power transmission device 200' according to an embodiment of the present disclosure includes a processor 102, a short-range communication module 103, a memory 105, a power adapter 108, and/or a power transmission circuit 109. Power can be transmitted wirelessly to an electronic device (e.g., the electronic device 150 of FIG. 2A) using the power transmitter 201, which is not included.
  • the resonator 220 may be arranged perpendicular to the ground, as in the embodiment shown in FIG. 3, but may be positioned perpendicular to the ground, as in the embodiment shown in FIG. 9 or FIG. 14, which will be described later. It may be arranged in a form inclined at a predetermined angle, or may be placed horizontally with the ground. As such, the arrangement and mounting form of the resonator 220 may be applied differently depending on the embodiment.
  • the first magnetic portion 281 and the second magnetic portion 282 of the magnetic displacement control module 280 include at least a portion of the at least one coil 221. It can be arranged to surround. 9 and 10, the first magnetic portion 281 is shown to have a flat shape, and the second magnetic portion 282 is shown to have an approximately ' ⁇ ' shape, but is not necessarily limited thereto, and the first magnetic portion 281 is shown to have a flat shape.
  • the shapes of the magnetic portion 281 and the second magnetic portion 282 may vary depending on the embodiment. For example, both the first magnetic portion 281 and the second magnetic portion 282 may have a ' ⁇ ' shape.
  • the magnetic displacement control module 280 includes a modulator (hereinafter, a modulator 284 described later in FIGS. 15A and 15B) for controlling the gap between the first magnetic material portion 281 and the second magnetic material portion 282. )) and a driving unit (hereinafter, a driving unit 283 described later in FIG. 13) for driving the modulator.
  • a modulator hereinafter, a modulator 284 described later in FIGS. 15A and 15B
  • a driving unit hereinafter, a driving unit 283 described later in FIG. 13
  • the magnetic displacement control module 280 includes a modulator (modulator 284, described later in FIGS. 15A and 15B) and a driver for driving the modulator (driver 283, described later in FIG. 13). ) By moving the second magnetic portion 282 toward the first magnetic portion 281, the gap between the first magnetic portion 282 and the second magnetic portion 282 can be narrowed. At this time, the direction in which the second magnetic portion 282 moves may be at least partially parallel to the direction of the magnetic force lines formed around the coil according to Ampere's right-hand screw law, as shown in FIG. 10 .
  • the first magnetic portion 281 may be fixedly connected to at least a portion of the at least one coil, and the second magnetic portion 282 may be connected to the modulator. there is.
  • the second magnetic portion 282 moves forward and backward in one direction around at least one coil 221 by the operation of the driver and the modulator, which may cause a change in impedance.
  • the first magnetic portion 281 may be connected to the modulator, and the second magnetic portion 282 may be fixedly connected to at least a portion of at least one coil.
  • FIG. 11 is a graph showing a change in impedance of a coil included in a resonator according to a change in the vertical width of a magnetic material, according to an embodiment.
  • FIG. 12 is a graph showing an enlarged portion of a portion of the graph of FIG. 11. The embodiments of FIGS. 11 and 12 may represent simulation results when the second magnetic material 282 is moved in one direction in the embodiments shown in FIGS. 9 and 10 .
  • Figure 11 shows that when the coil size is 14 cm wide ⁇ 14 cm high and the ferrite permeability is 150, the vertical widths of the magnetic material made of ferrite (e.g., the second magnetic material 282) are 15 mm, 25 mm, 35 mm, and 45 mm, respectively.
  • the change in impedance ( ⁇ nH) of the coil 221 included in the resonator 220 according to the movement of the magnetic material can be shown.
  • the horizontal axis may represent the displacement of the driving part (e.g. stepper motor, P_motor).
  • the graph shown in FIG. 11 may represent the impedance change value when the magnetic material is moved 10 mm from -10 mm to 0 mm by the modulator.
  • FIG. 12 shows impedance changes due to movement of the magnetic material in a partial section (e.g., -3 mm to 0 mm section) of the graph of FIG. 11 when the vertical widths of the magnetic material (e.g., the second magnetic material 282) are 15 mm and 55 mm, respectively.
  • the impedance of the coil 221 increases from approximately 180 nH to approximately 240 nH. If the impedance of the coil 221 changes from approximately 180 nH to approximately 240 nH, the resonant frequency for power transmission may decrease by approximately 150 kHz. If this is offset with the increase in resonance frequency due to the approach of the electronic device described above in FIG. 3, the effect of the approach of the electronic device can be compensated even by moving the magnetic material (e.g., the second magnetic material 282) a small distance. It can be confirmed that a change in impedance can occur.
  • the magnetic material e.g., the second magnetic material 282
  • FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating a wireless power transmission device including a resonator and a magnetic displacement control module, according to an embodiment.
  • FIG. 13 shows another embodiment of a wireless power transmission device 200 including a resonator 220 and a magnetic displacement control module 280 of the present disclosure.
  • the power transmission unit 201 of the present disclosure may be composed of only a resonator 220 including at least one coil 221 and at least one capacitor 222.
  • the shapes of the at least one coil 221 and the at least one capacitor 222 may be applied in various ways.
  • at least one coil 221 may be in the form of a plurality of conductive thin films stacked, and the first magnetic portion 281 included in the magnetic displacement control module 280 and The second magnetic portion 282 may have a shape surrounding the at least one coil 221.
  • the driving unit 283 included in the magnetic displacement control module 280 may have various forms and driving methods, such as a step motor or a linear actuator. For example, when a step motor is applied as the driving unit 283, the driving unit 283 moves the second magnetic portion 282 by a stroke of a predetermined length (e.g., 30 mm) around at least one coil 221. This may cause impedance changes.
  • a predetermined length e.g. 30 mm
  • a plurality of magnetic material displacement control modules can be applied as a magnetic material displacement control module.
  • Figure 13 shows a wireless power transmission device 200 to which two magnetic displacement control modules 280 and 280' are applied.
  • the target impedance change around at least one coil can be implemented even if the driver 283 with a smaller stroke is used compared to the case of using only one magnetic displacement control module.
  • the speed of impedance change can be made faster.
  • Figure 14 shows a wireless power transmission device according to an embodiment.
  • the wireless power transmission device 200 may include a base housing 210 and a resonator 220.
  • the resonator 220 may be supported from one side of the base housing 210 and disposed to be tilted at a predetermined angle.
  • an electronic device eg, the electronic device 250 of FIG. 3
  • the resonator 220 may be supported from one side of the base housing 210 and arranged perpendicular to or horizontal to the ground.
  • At least one coil 221 is disposed in the resonator 220.
  • at least one coil 221 may form a multi-layer structure by winding a single coil in a plurality of turns.
  • the at least one coil 221 may be formed by stacking a plurality of coils wound in one turn to form a multi-layer structure.
  • At least one coil 221 may include a first coil 221a disposed in the first portion of the resonator 220 and a second coil 221b disposed in the second portion of the resonator 220.
  • the first part of the resonator 220 may be a part not surrounded by the magnetic displacement control module 280, and the second part of the resonator 220 may be a part surrounded by the magnetic displacement control module 280.
  • the first coil 221a disposed in the first portion of the resonator 220 and the second coil 221b disposed in the second portion of the resonator 220 may have the same cross-sectional shape.
  • the first coil 221a disposed in the first portion of the resonator 220 and the second coil 221b disposed in the second portion of the resonator 220 may have different cross-sectional shapes.
  • FIG. 15A is a diagram illustrating a magnetic material displacement control module according to one embodiment.
  • FIG. 15B is a diagram illustrating a magnetic material displacement control module according to one embodiment.
  • 15A and 15B show a cross section of the second coil 221b disposed in the second portion of the resonator 220 surrounded by the magnetic displacement control module.
  • the magnetic displacement control module 280 includes a first magnetic material portion 281 and a second magnetic material portion 282 surrounding the second coil 221b, and a modulator coupled to one side of the second magnetic material portion 282. It may include (284).
  • the modulator 284 may be moved in a direction parallel to the ground (e.g., Y-axis direction) by receiving power from the driving unit 283, and the second coil 221b surrounding the second coil 221b may be moved by the movement of the modulator 284. 2
  • the magnetic portion 282 can be moved.
  • the modulator 284 is a modulator that provides a support portion inclined at a predetermined angle with respect to the ground (a plane parallel to the plane including the Likewise, a modulator that provides a support standing perpendicular to the ground may be applied.
  • the second coil 221b shown in FIGS. 15A and 15B may be a coil disposed in the second portion of the resonator 220 surrounded by the magnetic displacement control module 280.
  • the second coil 221b is connected to the magnetic displacement control module 280 in response to the fact that the resonator 220 is tilted at a predetermined angle with respect to the ground as a whole.
  • the portion (second portion) surrounded by can also be arranged in an inclined state with respect to the ground.
  • the second coil 221b may be a plurality of coils stacked at an angle with respect to the ground, or one coil wound several times may be disposed at an angle with respect to the ground.
  • the second coil 221b may have the same cross-sectional shape as the first coil 221a disposed in another part (first part) of the resonator 220.
  • the second coil 221b may have a shape that does not correspond to the resonator 220 being inclined at a predetermined angle with respect to the ground.
  • the second coil 221b may be a plurality of coils stacked in a state parallel to the ground, or a single coil wound several times may be arranged in a state parallel to the ground.
  • the second coil 221b may have a cross-sectional shape different from the first coil 221a disposed in another part (first part) of the resonator 220.
  • the first coil 221a may be inclined at a predetermined angle with respect to the ground, and the second coil 221b may be arranged parallel to the ground.
  • the wireless power transmission device 200 of the present disclosure changes the cross-sectional shape of the second coil 221b (hereinafter referred to as 'target coil 221b') surrounded by the magnetic displacement control module 280 to the resonator 220. ) may be formed differently from the cross-sectional shape of the first coil 221a disposed in another part (first part).
  • one side of the target coil 221b faces one side of the first magnetic portion 281 of the magnetic material control module 280, and the other remaining side of the target coil 221b is shaped like ' ⁇ '. It can be formed to be covered by the shaped second magnetic portion 282.
  • the other side of the target coil 221b faces the first magnetic material portion ( A shape surrounded by the first magnetic portion 281 is shown to face the other side 281b and/or 281c of 281).
  • two surfaces 282a and 282b of the second magnetic portion 282 may face the target coil 221.
  • one side of the target coil 221b faces one side 281a of the first magnetic portion 281, and the other sides of the target coil 221b face the second side.
  • the magnetic portion 282 is shown surrounded by faces 282a, 282b, and 282c. Even if the resonator 220 is disposed in an overall inclined shape with respect to the ground, if the target coil 221b and the magnetic control module 280 are arranged as shown in FIG. 15B, the impedance is lower than that shown in FIG. 15A. Changes can be compensated for more effectively.
  • the target coil 221b When the target coil 221b is arranged parallel to the ground, when the inductance of the coil 221 is adjusted by controlling the displacement of the magnetic material using the magnetic material displacement control module 280, the second magnetic material portion 282 moves with respect to the ground. ) The area surrounding the coil 221 is expanded, so that the amount of inductance change depending on the position of the magnetic material (e.g., ferrite) can be increased, and thus more impedance compensation can be provided. If the impedance compensation amount is fixed, the arrangement form of the target coil 221b and the magnetic material control module 280 according to the embodiment shown in FIG. 15B is similar to that of the target coil 221b according to the embodiment shown in FIG. 15A.
  • Figure 16 shows a block diagram of a resonator and magnetic displacement control module, according to one embodiment.
  • components that can be easily understood through the above-described embodiments may be given similar reference numbers in the drawings or may be omitted. Additionally, detailed descriptions thereof may be omitted to the extent that they may be redundant.
  • the wireless power transmission device 200 includes a power amplifier 271 (e.g., power amplifier 171 in FIG. 2b) and a matching circuit 272 (e.g., matching circuit 172 in FIG. 2b). , and a power transmission unit 201 including a transmission resonance circuit 273 (e.g., the transmission resonance circuit 273 of FIG. 2B).
  • the transmission resonance circuit 273 may include at least one coil and at least one capacitor.
  • the wireless power transmission device 200 may include at least one sensor 274 and a processor 275.
  • the wireless power transmission device 200 detects the output impedance of the power amplifier 271, which will be described later, and/or the input impedance of the transmission resonance circuit 273 (e.g., from the matching circuit 272) through at least one sensor 274.
  • the impedance of the signal input to the transmission resonance circuit 273 can be measured.
  • the transmission resonance circuit 273 may be implemented as a combination of at least one coil and at least one capacitor included in the resonator 220.
  • At least one sensor 274 may measure a change in impedance of the resonator 220 as the electronic device 250 moves around the wireless power transmission device 200.
  • the result of measuring the impedance change is input to the processor 275, and the processor 275 can control the magnetic material displacement control modules 280 and 280' to perform an operation to compensate for the impedance change.
  • power amplifier 271 , matching circuit 272 , at least one sensor 274 , and processor 275 may be disposed within base housing 210 .
  • the resonator 220 is also shown as being included within the base housing 210, but the present invention is not necessarily limited thereto.
  • the resonator 220 constituting the transmission resonance circuit 273 may be formed to be physically separated and/or separated from the base housing 210.
  • the power transmitter 201 may perform communication 262 with the magnetic material displacement control modules 280 and 280'.
  • the power transmitter 201 communicates with the magnetic displacement control modules 280 and 280' according to an in-band method or an out-of-band method. can do.
  • the power transmitter 201 is connected to the magnetic displacement control modules 280 and 280' through an out-of-band short-range communication module (e.g., bluetooth low energy (BLE) short-range communication module).
  • BLE bluetooth low energy
  • the magnetic displacement control modules 280 and 280' include a processor 285 (e.g., micro controlling unit (MCU)), and this processor ( The amount of displacement of the magnetic displacement modulator 284 can be controlled through 285).
  • the magnetic displacement modulator 284 adjusts the gap between the first magnetic material portion 281 and the second magnetic material portion 292 by the driver 283 that operates based on the command received from the processor 285 to form the resonator 220.
  • An operation 263 of changing the impedance can be performed.
  • the magnetic material displacement control modules 280 and 280' may further include a wireless power receiver 286.
  • the magnetic displacement control modules 280 and 280' are independently, individually, and/or physically separated from the power transmitter 201, through the wireless power receiver 286, to change the inductance of the power transmitter 201. It can be provided as a configuration that can be used.
  • FIG. 17 is a perspective view showing a wireless power transmission device according to another embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a usage mode of a magnetic displacement control module in a state in which a first resonator and a second resonator are separated, according to an embodiment.
  • FIG. 17 may show a wireless power transmission device 300 including a separate resonator.
  • a separate resonator may refer to a resonator that can be used with the resonators 320 and 330 removed from the base housing 310.
  • the wireless power transmission device 300 may include resonators 320 and 330.
  • the resonators 320 and 330 may include a first resonator 320 including at least one coil and at least one capacitor, and a second resonator 330 including at least one coil and at least one capacitor. .
  • the second resonator 330 may be physically separated from the first resonator 320.
  • the base housing 310 may form a structure capable of holding the first resonator 320 and the second resonator 330.
  • the first resonator 320 may be placed horizontally on the base housing 310
  • the second resonator 330 may be placed vertically on the base housing 310.
  • the first resonator 320 may be coupled to the cylindrical outer periphery of the base housing 310 in a lying state
  • the second resonator 330 may be formed in the central portion of the upper surface 311 of the base housing 310. It can be erected by being coupled to the groove 312.
  • the first resonator 320 and the second resonator 330 are formed to be interchangeable with each other, so that cross-placement is possible.
  • the second resonator 330 can be mounted on the base housing 310 at the position where the first resonator 320 is mounted, and the first resonator 320 can be mounted at the position where the second resonator 330 is mounted. You can also mount .
  • the first resonator 320 is mounted horizontally with respect to the base housing 310 (or with respect to the ground), and the second resonator 330 is mounted with respect to the base housing 310 (or with respect to the ground).
  • the description will focus on the vertically mounted embodiment, but it should be noted that it is not limited thereto.
  • the first resonator 320 mounted horizontally with respect to the base housing 310 is mainly coupled to electronic devices placed on the ground near the wireless power transmission device 300 to transmit wireless power. You can.
  • the second resonator 330 which is mounted perpendicular to the base housing 310, is erected near the wireless power transmission device 300 or is arranged at a predetermined distance from the ground in the height direction of the wireless power transmission device 300.
  • Wireless power can be transmitted by mainly coupling to electronic devices.
  • the first resonator 320 is used to wirelessly transmit power to electronic devices erected near the wireless power transmission device 300 or placed at a predetermined distance from the ground.
  • the first resonator 320 may be formed so that the entire portion (e.g., the circumferential portion) of the first resonator 320 is exposed to the outside of the base housing 310, but the second resonator ( 330) may be formed so that at least a portion is inserted into the base housing 310 and the remaining portion is exposed to the outside. Since at least a portion of the second resonator 330 is inserted into the base housing 310, the second resonator 330 can be mounted stably.
  • the arrangement and/or shape related to the base housing 310, the first resonator 320, and the second resonator 330 are not limited to this and may vary.
  • the first resonator 320 and/or the second resonator 330 may be detachably coupled to the base housing 310 .
  • either the first resonator 320 or the second resonator 330 is spaced a certain distance away from the base housing 310 of the wireless power transmission device 300, and the spaced resonator is used as a repeater. It is also possible to expand the wireless power charging range of the wireless power transmission device 300.
  • the wireless power transmission device 300 may include a power supply unit 340.
  • the power feeder 340 may be placed in the base housing 310.
  • the power feeder 340 may be electromagnetically coupled to the resonators 320 and 330, and the resonators 320 and 330, which receive power through coupling with the power feeder 340, may transmit power to the electronic device 350. It can output or transmit power in the form of an electromagnetic field.
  • a power feeder 340 is disposed on one side of the base housing 310 to generate an electromagnetic field, and the generated electromagnetic field is applied to the first resonator 320 and/or the second resonator 330 simultaneously or selectively. , can be coupled.
  • the power supply unit 340 may be composed of a series/parallel connection of a capacitor and a coil forming a loop including at least one turn.
  • the power feeder 340 is disposed in the base housing 310, and at least a portion of the power feeder 340 may be exposed to the outside of the base housing 310. According to one embodiment, the power feeder 340 can be arranged at various angles where coupling with the resonators 320 and 330 can occur, and may be provided in plural numbers depending on the embodiment.
  • one resonator e.g., the second resonator 330
  • one resonator can be used as a repeater for relaying wireless power transmission. It can be used as
  • the second resonator 330 may be placed in the space around the first resonator 320. At this time, the second resonator 330 is placed in a direction parallel to the ground at a predetermined distance away from the first resonator 320 (e.g., the embodiment of FIG. 18) or is tilted at a predetermined angle with respect to the ground. (e.g., the embodiment of FIG. 9).
  • the first resonator 320 is coupled to the second resonator 330, and the electronic device of the wireless power transmission device 300 is coupled in such a way that the second resonator 330 and the electronic device 350 are coupled.
  • a wireless power charging operation for 350 may be implemented.
  • the second resonator 330 is coupled to the first resonator 320 to serve as a repeater and can expand the wireless power charging range of the wireless power transmission device 300.
  • the first resonator 320 is combined with the base housing 310 to control the overall wireless charging operation. Therefore, the first resonator 320 and the base housing 310 can be collectively referred to as the power transmission unit 301.
  • the first resonator 320 may be coupled to transmit wireless power to electronic devices placed on the floor near the wireless power transmission device 300. At this time, the effective distance for wireless power transmission by the first resonator 320 of the wireless power transmission device 300 may be limited to the first effective distance (A).
  • the second resonator 330 is disposed at a position spaced apart from the first resonator 320 by a predetermined distance to transmit wireless power by a second effective distance (B) by the second resonator 330.
  • the effect of expanding the effective distance can be achieved.
  • the electronic device 350 shown in FIG. 18 it is located outside the first effective distance (A) of the first resonator 320, but is located within the second effective distance (B) of the second resonator 330. Therefore, power can be received from the wireless power transmission device 300.
  • the second resonator 330 when the second resonator 330 is mounted perpendicular to the wireless power transmission device 300 and the first resonator 320 is placed at a predetermined distance away from the wireless power transmission device 300.
  • the effect of expanding the effective distance for wireless power transmission can also be obtained.
  • the base housing 310 of the wireless power transmission device 300 a separable resonator (e.g., a first resonator 320 and/or a second resonator 330) separable from the base housing 310 )) can be provided.
  • the separate resonator e.g., first resonator 320 and/or second resonator 330
  • the separate resonator may be coupled to the base housing 310, or may be connected to any device other than the base housing 310. It can be placed in a location to perform a wireless power charging function.
  • it can be advantageous to extend the effective distance for wireless power transmission by using an appropriate arrangement of a separate resonator (eg, the first resonator 320 and/or the second resonator 330).
  • the impedance of the resonator 220 may change, but as shown in FIG. 18 Similarly, when the electronic device 350 approaches a resonator (e.g., the second resonator 330) that is not coupled to the base housing 310, an impedance change in the resonator (e.g., the second resonator 330) may occur. For example, when the electronic device 350 moves around the second resonator 330, the change in impedance of the second resonator 330 as the electronic device 350 moves is coupled to the first resonator 320.
  • a resonator e.g., the second resonator 330
  • the first resonator 320 may include at least one sensor 374 (e.g., an impedance sensor) for sensing this impedance change.
  • the resonator 330 itself may further include at least one sensor 374 or a power amplifier 371 for sensing the impedance change.
  • the wireless power transmission device 300 may further include a magnetic displacement control module 380.
  • FIG. 19 shows a block diagram of a wireless power transmission device and a magnetic displacement control module according to the embodiment of FIG. 17.
  • Figure 20 shows a detailed block diagram of a power transmission circuit and a power reception circuit, according to the embodiment of Figure 17.
  • the wireless power transmission device 300 includes a power amplifier 171 (e.g., the power amplifier 171 in FIG. 2b) and a matching circuit 372 (e.g., the matching circuit in FIG. 2b). (172)), and may include a power transmission unit 301 including a first transmission resonance circuit 373 (eg, transmission resonance circuit 173 of FIG. 2B).
  • the first transmission resonance circuit 373 includes at least one coil and at least one capacitor and may be implemented as a first resonator 320.
  • the wireless power transmission device 300 may further include a second transmission resonance circuit 376.
  • the second transmission resonance circuit 376 also includes at least one coil and at least one capacitor and may be implemented as a second resonator 330.
  • the wireless power transmission device 300 may include at least one sensor 374 and a processor 375.
  • the wireless power transmission device 300 detects the output impedance of the power amplifier 371, which will be described later, and/or the input impedance of the first transmission resonance circuit 373 (e.g., the matching circuit 372) through at least one sensor 374. )
  • the impedance of the signal input to the first transmission resonance circuit 373 can be measured.
  • At least one sensor 374 may measure a change in impedance of the first resonator 320 as the electronic device 350 moves around the wireless power transmission device 300.
  • This result value is input to the processor 375, and the processor 375 can perform an operation to compensate for the impedance change in the magnetic material displacement control modules 380 and 380'.
  • power amplifier 371 , matching circuit 372 , at least one sensor 374 , and processor 375 may be disposed within base housing 310 .
  • the first resonator 320 is also shown as being included within the base housing 310, but the present invention is not necessarily limited thereto.
  • the first resonator 320 constituting the first transmission resonance circuit 373 may be formed to be physically separated and/or separate from the base housing 310.
  • Figure 19 shows that the power amplifier 371 and at least one sensor 374 are disposed in the base housing 310, but the first resonator 320 and a resonator (e.g., separable from the base housing 310) are shown.
  • the second resonator 330 may further include at least one sensor and an amplifier to measure impedance changes.
  • the power transmitter 301 may perform communication 362 with the magnetic material displacement control modules 380 and 380'.
  • the wireless power transmission device 300 communicates with the magnetic displacement control modules 380 and 380' according to an in-band method or an out-of-band method. can be performed.
  • the power transmitter 301 is connected to the magnetic displacement control modules 380 and 380' through an out-of-band short-range communication module (e.g., bluetooth low energy (BLE) short-range communication module).
  • BLE bluetooth low energy
  • the magnetic displacement control modules 380 and 380' include a processor 385 (e.g., micro controlling unit (MCU)), and control the magnetic material through the processor 385 based on impedance data provided from the power transmitter 301.
  • the displacement amount of the displacement modulator 384 can be controlled.
  • the magnetic displacement modulator 384 adjusts the gap between the first magnetic material portion 381 and the second magnetic material portion 382 by the driver 383 that operates based on the command received from the processor 385 to create a second resonator ( Operation 363 may be performed to change the impedance of 330).
  • the magnetic displacement control modules 380 and 380' may further include a wireless power receiver 386.
  • the present disclosure can provide wireless power transmission devices 200 and 300 that include magnetic displacement control modules 280 and 380 and can compensate for impedance changes.
  • the magnetic displacement control modules 280 and 380 are independently, individually, and/or physically separated from the power transmission units 201 and 301 of the wireless power transmission devices 200 and 300, and are connected to the power transmitter 201. It can be provided as a configuration that can change the inductance of.
  • Electronic devices may be of various types.
  • Electronic devices may include, for example, portable communication devices (e.g., smartphones), computer devices, portable multimedia devices, portable medical devices, cameras, wearable devices, or home appliances.
  • Electronic devices according to embodiments of the present disclosure are not limited to the above-described devices.
  • first, second, or first or second may be used simply to distinguish one component from another, and to refer to that component in other respects (e.g., importance or order) is not limited.
  • One (e.g., first) component is said to be “coupled” or “connected” to another (e.g., second) component, with or without the terms “functionally” or “communicatively.”
  • any of the components can be connected to the other components directly (e.g. wired), wirelessly, or through a third component.
  • module used in this disclosure may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and may be used interchangeably with terms such as logic, logic block, component, or circuit, for example.
  • a module may be an integrated part or a minimum unit of the parts or a part thereof that performs one or more functions.
  • the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • Various embodiments of the present disclosure may include one or more instructions stored in a storage medium (e.g., internal memory 136 or external memory 138) that can be read by a machine (e.g., electronic device 101). It may be implemented as software (e.g., program 140) including these.
  • a processor e.g., processor 120
  • the one or more instructions may include code generated by a compiler or code that can be executed by an interpreter.
  • a storage medium that can be read by a device may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • 'non-transitory' only means that the storage medium is a tangible device and does not contain signals (e.g. electromagnetic waves). This term refers to cases where data is stored semi-permanently in the storage medium. There is no distinction between temporary storage cases.
  • methods according to various embodiments invented in the present disclosure may be included and provided in a computer program product.
  • Computer program products are commodities and can be traded between sellers and buyers.
  • the computer program product may be distributed in the form of a machine-readable storage medium (e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)) or via an application store (e.g. Play Store TM ) or on two user devices (e.g. It can be distributed (e.g. downloaded or uploaded) directly between smartphones) or online.
  • a portion of the computer program product may be at least temporarily stored or temporarily created in a machine-readable storage medium, such as the memory of a manufacturer's server, an application store's server, or a relay server.
  • each component (eg, module or program) of the above-described components may include a single entity or a plurality of entities.
  • one or more of the components or operations described above may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
  • multiple components eg, modules or programs
  • the integrated component may perform one or more functions of each component of the plurality of components in the same or similar manner as those performed by the corresponding component of the plurality of components prior to the integration. .
  • operations performed by a module, program, or other component may be executed sequentially, in parallel, iteratively, or heuristically, or one or more of the operations may be executed in a different order, or omitted. Alternatively, one or more other operations may be added.
  • the resonator (e.g., the resonator 220 of FIG. 13) )) includes at least one coil (e.g., at least one coil 221 in FIG. 13) and at least one capacitor (e.g., at least one capacitor 222 in FIG. 13), and the magnetic material displacement control module ( Example:
  • the magnetic material displacement control module 280 of FIG. 13 includes a first magnetic substance portion (e.g., the first magnetic material portion 281 of FIG. 13) and a second magnetic substance portion.
  • a wireless power transmission device arranged to surround the device may be provided.
  • it may further include a base housing (eg, base housing 210 of FIG. 14) that supports at least part of the resonator.
  • a base housing eg, base housing 210 of FIG. 14
  • a power amplifier e.g., power amplifier 271 in FIG. 16
  • a matching circuit e.g., matching circuit 272 in FIG. 16
  • a transmission resonance circuit e.g., transmission resonance circuit 273 in FIG. 16
  • it may further include at least one sensor (e.g., at least one sensor 274 in FIG. 16) for measuring the output impedance of the power amplifier and/or the input impedance of the transmission resonance circuit. .
  • at least one sensor e.g., at least one sensor 274 in FIG. 16
  • the resonator may be a ring-shaped resonator with a hollow portion formed on the inside.
  • the first magnetic material portion may be fixedly connected to at least a portion of the at least one coil, and the second magnetic material portion may be connected to the modulator.
  • the resonator includes a first resonator (eg, the first resonator 320 in FIGS. 17 and 18) including at least one coil and at least one capacitor; and a second resonator (eg, the second resonator 330 in FIGS. 17 and 18) including at least one coil and at least one capacitor.
  • a first resonator eg, the first resonator 320 in FIGS. 17 and 18
  • a second resonator eg, the second resonator 330 in FIGS. 17 and 18
  • the second resonator may be configured to transmit power by being coupled to the first resonator while being spaced apart from the first resonator.
  • the first resonator further includes a base housing that supports the first resonator, and the second resonator may be provided to be detachable from the base housing.
  • it may include a plurality of magnetic displacement control modules (eg, magnetic displacement control modules 280 and 280' of FIG. 13).
  • the magnetic material displacement control module is at least partially parallel to the direction of the magnetic force line formed around the at least one coil, and controls the first magnetic material portion with respect to the second magnetic material portion or the second magnetic material portion with respect to the second magnetic material portion.
  • the gap can be adjusted by moving the first magnetic portion.
  • the coil portion surrounded by the magnetic displacement control module is a coil portion not surrounded by the magnetic displacement control module (e.g., the first coil 221b in FIG. 14). It may have a different cross-sectional shape from the coil 221a).
  • At least one of the first magnetic portion and the second magnetic portion may have a ' ⁇ ' shape.
  • the magnetic material displacement control module may be provided to be attachable and detachable to the resonator.
  • the magnetic displacement control module further includes a short-range communication module and a processor (e.g., processor 285 in FIG. 16), wherein the processor controls the displacement amount of the magnetic displacement modulator based on the impedance data of the resonator. You can.
  • a processor e.g., processor 285 in FIG. 16
  • a magnetic displacement control module for changing the impedance of a resonator (e.g., resonator 220 of FIG. 13) for changing the impedance of a resonator (e.g., resonator 220 of FIG. 13), a first magnetic material A portion (e.g., the first magnetic portion 281 in FIG. 13); a second magnetic portion that can be coupled to the first magnetic portion (e.g., the second magnetic portion 282 in FIG. 13); a modulator (e.g., modulator 284 in FIGS. 15A and 15B) for adjusting a gap between the first magnetic material portion and the second magnetic material portion;
  • a magnetic displacement control module including a driving unit (eg, driving unit 283 in FIG. 13) for driving the modulator can be provided.
  • the first magnetic portion and the second magnetic portion may include a ferrite material.
  • At least one of the first magnetic portion and the second magnetic portion may have a ' ⁇ ' shape.
  • the magnetic material displacement control module may be provided to be attachable and detachable to the resonator.
  • the magnetic displacement control module further includes a short-range communication module and a processor (e.g., processor 285 in FIG. 16), and the processor controls the displacement amount of the magnetic displacement modulator based on the impedance data of the resonator. can do.
  • a short-range communication module e.g., processor 285 in FIG. 16
  • the processor controls the displacement amount of the magnetic displacement modulator based on the impedance data of the resonator. can do.

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Abstract

본 개시의 일 실시예에 공진기와 자성체 변위 제어 모듈을 포함하는 무선 전력 송신 장치에 있어서, 상기 공진기는 적어도 하나의 코일과 적어도 하나의 커패시터를 포함하고, 상기 자성체 변위 제어 모듈은 제 1 자성체 부분(a first magnetic substance portion)과 제 2 자성체 부분(a second magnetic substance portion), 상기 제 1 자성체 부분과 제 2 자성체 부분 사이의 간격(gap)을 조절하기 위한 모듈레이터; 및 상기 모듈레이터를 구동 시키기 위한 구동부를 포함하고, 상기 자성체 변위 제어 모듈의 상기 제 1 자성체 부분과 상기 제 2 자성체 부분은 상기 적어도 하나의 코일의 적어도 일부분을 감싸도록 배치된 무선 전력 송신 장치를 제공할 수 있다. 이 밖에 다양한 실시예들이 적용될 수 있다.

Description

자성체 변위 제어 모듈 및 그를 포함하는 전자 장치
본 개시의 다양한 실시예들은, 자성체의 변위를 제어하는 모듈 및 그를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
무선 충전 기술은 무선 전력 송수신을 이용한 것으로서, 예를 들어 휴대폰을 별도의 충전 커넥터를 연결하지 않고, 무선 전력 송신 장치(예: 충전 패드)에 올려놓기만 하면 휴대폰의 배터리가 자동으로 충전될 수 있는 기술을 말한다. 이러한 무선 충전 기술은 전자 제품에 전력 공급을 위한 커넥터를 구비하지 않아도 되어 방수기능을 높일 수 있고, 유선 충전기가 필요하지 않게 되므로 전자 장치의 휴대성을 높일 수 있는 장점이 있다.
최근 무선 충전 기술이 발전하면서, 하나의 전자 장치(공진기)에서 다른 다양한 전자 장치(무선 전력 수신기)로 전력을 공급하여 충전하는 방법이 연구되고 있다. 무선 충전 기술에는 코일을 이용한 전자기 유도 방식과, 공진(resonance)을 이용하는 공진 방식과, 전기적 에너지를 전자기파로 변환시켜 전달하는 전파 방사(RF/microwave radiation) 방식이 있다.
최근에는 예컨대 스마트 폰과 같은 전자 장치를 중심으로 전자기 유도 방식 또는 공진 방식을 이용한 무선 충전 기술이 보급되고 있다. 공진기(power transmitting unit, PTU)(예: 무선 전력 송신 장치)와 무선 전력 수신기(power receiving unit, PRU)(예: 스마트 폰 또는 웨어러블 전자 장치)가 접촉하거나 일정 거리 이내로 접근하면, 공진기의 전송 코일과 무선 전력 수신기의 수신 코일 사이의 전자기 유도 또는 전자기 공진 등의 방법에 의해 무선 전력 수신기의 배터리가 충전될 수 있다.
전자기 유도에 의한 전력 전송 방법은 1차 코일과 2차 코일 간의 자기 유도 현상을 이용하여 전력을 전송하는 방식이다. 1차 코일에 교류 전류가 흐르면 1차 코일 주변에 시간적으로 변하는 자기장이 발생하고 수신단의 2차 코일에서 상기 자기장에 의해 유도 기전력이 발생하여 전력이 전달된다. 전자기 유도 방식의 경우 에너지 전송 효율이 뛰어나므로 현재까지 무선 충전 기술의 주류를 이루고 있다.
전자기 유도 방식은 가장 실용화가 많이 이루어져 있는 방식으로 다양한 기기에 응용되고 있다. 종래의 전동 칫솔, 면도기, 스마트 디바이스 등에 적용된 무접점 충전기술은 전자기 유도 방식을 적용하였다. 그런데, 전자기 유도 방식에 의한 무선 충전 기술은, 전자 장치를 무선 전력 송신 장치의 정해진 위치에 거치하지 않거나 충전을 위한 특정 방향을 향하도록 놓이지 않으면 충전 효율이 낮아질 수 있다. 아울러, 전자기 유도 방식에 의한 무선 충전 기술은 전력 송수신을 위한 제 1 코일과 제 2 코일 간의 거리가 가까울 것이 요구되므로, 전자 장치와 무선 전력 송신 장치 간의 거리가 가까워야하는 제약이 있다.
본 개시의 일 측면에 따르면, 공진기와 자성체 변위 제어 모듈을 포함하는 무선 전력 송신 장치를 제공한다. 무선 전력 송신 장치는, 상기 공진기가 적어도 하나의 코일과 적어도 하나의 커패시터를 포함하고, 상기 자성체 변위 제어 모듈은 제 1 자성체 부분(a first magnetic substance portion)과 제 2 자성체 부분(a second magnetic substance portion), 상기 제 1 자성체 부분과 제 2 자성체 부분 사이의 간격(gap)을 조절하기 위한 모듈레이터; 및 상기 모듈레이터를 구동 시키기 위한 구동부를 포함하고, 상기 자성체 변위 제어 모듈의 상기 제 1 자성체 부분과 상기 제 2 자성체 부분은 상기 적어도 하나의 코일의 적어도 일부분을 감싸도록 배치될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 공진기의 임피던스 변화를 위한 자성체 변위 제어 모듈을 제공한다. 상기 자성체 변위 제어 모듈은 제 1 자성체 부분; 상기 제 1 자성체 부분과 결합 가능한 제 2 자성체 부분; 상기 제 1 자성체 부분과 제 2 자성체 부분 사이의 간격(gap)을 조절하기 위한 모듈레이터; 및 상기 모듈레이터를 구동 시키기 위한 구동부를 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 관해 상술한 측면 또는 다른 측면, 구성 및/또는 장점은 첨부된 도면을 참조하는 다음의 상세한 설명을 통해 더욱 명확해질 수 있다.
도 1a는 일 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 1b는 일 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치 및 복수의 전자 장치들의 블록도를 도시한다.
도 2a는 일 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치를 도시한다.
도 2b는 일 실시예에 따른, 전력 송신 회로 및 전력 수신 회로의 상세 블록도를 도시한다.
도 3은, 일 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치 및 적어도 하나의 전자 장치를 나타내는 사시도이다.
도 4는, 일 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치에 대한 사시도이다.
도 5는, 일 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치에 대한 측면도이다.
도 6은, 일 실시예에 따른, 자성체의 가로 폭의 변화에 따른 공진기에 포함된 송신 코일의 임피던스 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은, 일 실시예에 따른, 자성체의 세로 폭의 변화에 따른 공진기에 포함된 송신 코일의 임피던스 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은, 일 실시예에 따른, 자성체의 세로 폭의 변화에 따른 자성체 내부의 자속 밀도를 나타내는 그래프이다.
도 9는, 일 실시예에 따른, 전력 송신부와 자성체 변위 제어 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 10은, 일 실시예에 따른, 공진기에 포함된 코일과 코일을 둘러싸는 제 1 자성체 부분 및 제 2 자성체 부분을 나타내는 개념도이다.
도 11은, 일 실시예에 따른, 자성체의 세로 폭의 변화에 따른 공진기에 포함된 코일의 임피던스 변화를 나타내는 그래프이다.
도 12는, 도 11의 그래프에서 일부 구간을 확대하여 도시한 그래프이다.
도 13은, 일 실시예에 따른, 전력 송신부와 자성체 변위 제어 모듈을 포함한 무선 전력 송신 장치를 나타내는 개념도이다.
도 14는, 일 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치를 나타내는 사시도이다.
도 15a는, 일 실시예에 따른, 자성체 변위 제어 모듈을 나타내는 도면이다.
도 15b는, 일 실시예에 따른, 자성체 변위 제어 모듈을 나타내는 도면이다.도 16은 일 실시예에 따른, 전력 송신부 및 자성체 변위 제어 모듈의 블록도를 도시한다.
도 17은, 일 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치를 나타내는 사시도이다.
도 18은, 일 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치 및 자성체 변위 제어 모듈의 사용 양태를 나타내는 도면이다.
도 19는, 도 17의 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치 및 자성체 변위 제어 모듈의 블록도를 도시한다.
도 20은, 도 17의 실시예에 따른, 전력 송신 회로 및 전력 수신 회로의 상세 블록도를 도시한다.
첨부된 도면의 전반에서, 유사한 부품, 구성 및/또는 구조에 대해서는 유사한 참조 번호가 부여될 수 있다.
이하, 본 개시의 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.
본 개시에서, 각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
도 1a는 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치의 블록도를 도시한다. 도 1b는 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 복수의 전자 장치들의 블록도를 도시한다.
도 1a를 참조하면, 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는 무선 전력 수신 장치(150)(이하, '전자 장치(150)'라 명명함)에 무선으로 전력(161)을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 다양한 충전 방식에 따라 전자 장치(150)로 전력(161)을 송신할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 유도 방식에 따라 전력(161)을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)가 유도 방식에 의한 경우에, 무선 전력 송신 장치(100)는, 예를 들어 전력 소스, 직류-교류 변환 회로, 증폭 회로, 임피던스 매칭 회로, 적어도 하나의 커패시터, 적어도 하나의 코일, 통신 변복조 회로 등을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 커패시터는 적어도 하나의 코일과 함께 공진 회로를 구성할 수도 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, WPC(wireless power consortium) 표준 (또는, Qi 표준)에서 정의된 방식으로 구현될 수 있다. 또, 한 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 공진 방식에 따라 전력(161)을 송신할 수 있다. 공진 방식에 의한 경우에는, 무선 전력 송신 장치(100)는, 예를 들어 전력 소스, 직류-교류 변환 회로, 증폭 회로, 임피던스 매칭 회로, 적어도 하나의 커패시터, 적어도 하나의 코일, 아웃-오브-밴드(Out-of-band) 근거리 통신 모듈(예: BLE(bluetooth low energy) 근거리 통신 모듈) 등을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 커패시터 및 적어도 하나의 코일은 공진 회로를 구성할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 (또는, AFA(air fuel alliance) 표준)에서 정의된 방식으로 구현될 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 공진 방식 또는 유도 방식에 따라 교류 전류가 흐르면 시간에 따라 크기가 변경되는 시변 (time varying) 자기장을 생성할 수 있는 코일을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)가 자기장을 생성하는 과정을, 무선 전력 송신 장치(100)가 전력(161)을 출력한다 또는 무선으로 송신한다고 표현할 수 있다. 아울러, 전자 장치(150)는, 주변에 형성된 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장에 의하여 유도 기전력이 발생되는 코일을 포함할 수 있다. 전자 장치(150)가 코일을 통하여 유도 기전력을 발생시키는 과정을, 전자 장치(150)에 전력(161)이 입력된다 또는 전자 장치(150)가 전력(161)을 무선으로 수신한다고 표현할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는, 전자 장치(150)와 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 인-밴드(In-band) 방식에 따라 전자 장치(150)와 통신을 수행할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)는, 송신하고자 하는 데이터를 예를 들어 온/오프 키잉(on/off keying) 변조 방식에 따라, 로드(또는, 로드 임피던스)를 변경할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)는, 코일의 전류, 전압 또는 전력의 크기 변경에 기초하여 로드 변경(또는, 로드 임피던스 변경)을 측정함으로써, 상대 장치에서 송신하는 데이터를 판단할 수 있다. 또, 한 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 아웃-오브-밴드(Out-of-Band) 방식에 따라 전자 장치(150)와 통신을 수행할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)는, 코일 또는 패치 안테나와 별도로 구비된 근거리 통신 모듈(예: BLE 통신 모듈)를 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다. 무선 전력의 주파수 대역과 근거리 통신 모듈의 대역은 서로 이격되어 있다. 예를 들면, AirFuel 표준의 경우, 무선 전력의 주파수 대역은 6.78MHz이고, 근거리 통신 모듈의 주파수 대역은 2.4GHZ이다.
본 개시에서, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)가 특정 동작을 수행하는 것은, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)에 포함된 다양한 하드웨어, 예를 들어 프로세서, 코일 또는 패치 안테나 등이 특정 동작을 수행하는 것을 의미할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)가 특정 동작을 수행하는 것은, 프로세서가 다른 하드웨어로 하여금 특정 동작을 수행하도록 제어하는 것을 의미할 수도 있다. 또는, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)가 특정 동작을 수행하는 것은, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)의 저장 회로(예: 메모리)에 저장되었던 특정 동작을 수행하기 위한 인스트럭션이 실행됨에 따라, 프로세서 또는 다른 하드웨어가 특정 동작을 수행하도록 야기하는 것을 의미할 수도 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신 장치(100)는 복수 개의 전자 장치들(150-1,150-2,…,150-n)과 무선으로 전기적 연결을 형성할 수 있다. 복수 개의 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 웨어러블 장치(예: 와치, 무선 이어폰, AR/VR 디바이스), 휴대용 멀티 미디어 장치(예: 터치 패드, 노트북), PDA, PMP, 카메라, 휴대용 의료 기기, 가전 장치(예: TV) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 밖에도 다양한 형태의 전자 장치가 적용될 수 있다.
무선 전력 송신 장치(100)는, 복수 개의 전자 장치들(150-1,150-2,…,150-n)로 무선으로 전력(161)을 송신할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는 공진 방식을 통하여 복수 개의 전자 장치들(150-1,150-2,…,150-n)에 전력을 전송할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)가 공진 방식을 채택한 경우, 무선 전력 송신 장치(100)와 복수 개의 전자 장치들(150-1,150-2,…,150-n) 사이에 전력의 송수신이 가능한 거리는 1m 이하, 바람직하게는 30cm 이하일 수 있다. 또 한 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는 유도 방식을 통하여 복수 개의 전자 장치들(150-1,150-2,…,150-n)에 전력을 전송할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)가 유도 방식을 채택한 경우, 무선 전력 송신 장치(100)와 복수 개의 전자 장치들(150-1,150-2,…,150-n) 사이에 전력의 송수신이 가능한 거리는 바람직하게는 10cm 이하일 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 복수 개의 전자 장치들(150-1,150-2,…,150-n) 중 적어도 어느 하나는 무선 전력 송신 장치(100)와 공진 방식에 의하여 전력을 수신 받고, 복수 개의 전자 장치들(150-1,150-2,…,150-n) 중 적어도 다른 어느 하나는 무선 전력 송신 장치(100)와 유도 방식에 의하여 전력을 수신 받을 수도 있다.
무선 전력 송신 장치(100)에 포함된 프로세서는, 복수 개의 전자 장치들(150-1,150-2,…,150-n)로 무선으로 미리 설정된 전력(161)을 전송하도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 복수 개의 전자 장치들(150-1,150-2,…,150-n)에 대하여 미리 설정된 전력은 복수 개의 전자 장치들(150-1,150-2,…,150-n)에 포함된 프로세서를 구동(예: wake-up)시키기 위해 설정된 크기의 전력일 수 있다. 미리 설정된 전력(161)은 복수 개의 전자 장치들(150-1,150-2,…,150-n)의 다양한 정보(예컨대,전자 장치들(150-1,150-2,…,150-n)의 다양한 유형, 복수 개의 전자 장치들(150-1,150-2,…,150-n)의 다양한 요구 전력 정보, 복수 개의 전자 장치들(150-1,150-2,…,150-n)의 다양한 전력과 관련된 전압 또는 전류 정보, 복수 개의 전자 장치들(150-1,150-2,…,150-n)의 다양한 정격(rating)(예컨대, 실효값) 정보, 복수 개의 전자 장치들(150-1,150-2,…,150-n)의 orientation 정보(예컨대, 자세 정보))를 고려하여 설정될 수 있다. 복수 개의 전자 장치들(150-1,150-2,…,150-n)로 전송되는 전력(161)의 크기는 복수 개의 전자 장치들(150-1,150-2,…,150-n)마다 동일할 수 있지만, 서로 상이할 수도 있다.
무선 전력 송신 장치(100)는, 복수 개의 전자 장치들(150-1,150-2,…,150-n)과 각각, 동시에 또는 순차적으로, 선택적으로 또는 독립적으로, 통신을 수행할 수도 있다. 복수 개의 전자 장치들(150-1,150-2,…,150-n)은 각각 무선 전력 송신 장치(100)와 송신하고자 하는 데이터를 인-밴드 또는 아웃-오브-밴드 중 어느 하나의 방식에 따라 송수신 할 수 있다.
여기에서 데이터는, 복수 개의 전자 장치들 각각의 전력 수신을 제어하기 위한 데이터일 수 있다. 또한, 상기 데이터는 복수 개의 전자 장치들(150-1,150-2,…,150-n)의 다양한 정보를 포함할 수 있다.
도 2a는 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치를 도시한다. 도 2b는 일 실시예에 따른 전력 송신 회로 및 전력 수신 회로의 상세 블록도를 도시한다.
도 2a를 참조하면, 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는, 프로세서(102), 근거리 통신 모듈(103), 메모리(105), 전력 어댑터(108), 또는 전력 송신 회로(109) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 전자 장치(150)는, 차저(charger)(151), 프로세서(152), 근거리 통신 모듈(153), 배터리(154), 메모리(156), 또는 전력 수신 회로(159) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 전력 송신 회로(109)는 유도 방식, 공진 방식 또는 전자기파 방식 중 적어도 하나의 방식에 따라 무선으로 전력(161)을 송신할 수 있다. 전력 송신 회로(109) 및 전력 수신 회로(159)의 상세 구성에 대하여서는 이하, 도면 2b를 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 프로세서(102)는, 무선 전력 송신 장치(100)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(102)는, 전력(161)의 송신 여부를 결정하거나, 전력(161)의 크기를 제어하거나, 또는 전자 장치(150)의 적어도 하나의 기능(예를 들어, 충전의 개시 또는 충전의 중단)을 제어할 수도 있다. 프로세서(102) 또는 프로세서(152)는, CPU와 같은 범용 프로세서, 마이크로 프로세서, MCU(micro controlling unit), FPGA(field programmable gate array) 등의 연산을 수행할 수 있는 다양한 회로로 구현될 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없다. 프로세서(102)는, 근거리 통신 모듈(103)을 통하여 전자 장치(150)와 데이터를 송수신할 수 있다. 데이터는, 무선 전력 송수신의 제어에 이용될 수 있다. 근거리 통신 모듈(103) 및 근거리 통신 모듈(153)은, 예를 들어 아웃-오브-밴드 통신 방식의 근거리 통신 모듈(예: 블루투스 통신 모듈(BT, BLE), 또는 NFC 통신 모듈)로 구현되거나, 또는 인-밴드 통신 방식의 부하 변조 통신 모듈로 구현될 수 있다. 인-밴드 통신 방식인 경우, 부하 변조 통신 모듈은, 예를 들어 전력 수신 회로(159)의 코일에 직접 또는 다른 소자를 통하여 연결된 스위치와, 스위치를 통하여 코일에 직접 또는 다른 소자를 통하여 연결된 더미 로드(예: 더미 저항 또는 더미 커패시터)를 포함할 수 있다. 부하 변조 통신 모듈은, 스위치의 온/오프 과정에서 검출되는 전력 송신 회로(109) 내 코일에 인가되는 전압, 또는 전류의 변경에 기반하여 정보를 확인할 수 있다. 전력 어댑터(108)는, 전력 소스(106)로부터 전력을 수신하여 전력 송신 회로(109)로 제공할 수 있다. 전력 어댑터(108)는, 예를 들어 전력 인터페이스일 수 있으며, 다양한 실시예의 구현에 따라 무선 전력 송신 장치(100)에 포함되지 않을 수도 있다.
일 실시예에 따른 전력 수신 회로(159)는 전력 송신 회로(109)로부터 유도 방식, 공진 방식 또는 전자기파 방식 중 적어도 하나의 방식에 따라 무선으로 전력을 수신할 수 있다. 전력 수신 회로(159)는, 수신된 교류 파형의 전력을 직류 파형으로 정류하거나, 전압을 컨버팅(converting)하거나, 전력을 레귤레이팅(regulating)하는 전력 처리를 수행할 수 있다. 차저(151)는, 수신된 레귤레이팅된 전력(예: DC 전력)을 이용하여 배터리(154)를 충전할 수 있다. 차저(151)는, 수신된 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 조정하여 배터리(154)로 전달할 수 있다. 배터리(154)는, 전력을 저장하고 있다가 다른 하드웨어로 전달할 수 있다. 도시되지는 않았지만, PMIC(power management integrated circuit)(미도시)가 전력 수신 회로(159)로부터 전력을 수신하여 다른 하드웨어로 전달하거나, 또는 배터리(154)로부터 전력을 수신하여 다른 하드웨어로 전달할 수도 있다. 또한 차저(151)은 PMIC에 포함되어 제공될 수 있다.
프로세서(152)는, 전자 장치(150)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 메모리(155)는, 전자 장치(150)의 전반적인 동작의 수행을 위한 인스트럭션이 저장될 수 있다. 메모리(105)에는, 무선 전력 송신 장치(100)의 전반적인 동작의 수행을 위한 인스트럭션이 저장될 수 있으며, 또는 근거리 통신 모듈(103)를 통하여 획득된 정보와 송신하여야 하는 전력의 크기 사이의 관계에 대한 룩업테이블 또는 획득된 정보와 송신하여야 하는 전력의 크기 사이의 관계에 대한 수학식 정보 등이 저장될 수 있다. 메모리(105) 또는 메모리(155)는, ROM(read only memory), RAM(random access memory), 또는 플래시 메모리 등의 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 구현 형태에는 제한이 없다.
도 2b를 참조하면, 전력 송신 회로(109)는, 전력 증폭기(171), 매칭 회로(172)(또는 매칭 네트워크), 및 송신 공진 회로(173)를 포함할 수 있다. 전력 증폭기(171) 또는 인버터 회로는, 전력 어댑터(108)로부터 수신된 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다. 교류 전력의 주파수는, 표준에 따라 100kHz 내지 205kHz 또는 6.78MHz 등으로 설정될 수 있으나, 제한은 없다. 매칭 회로(172)는, 프로세서(102)의 제어에 따라 급전부(173)와 연결되는 회로의 커패시턴스 또는 리액턴스 중 적어도 하나를 변경함으로써, 전력 송신 회로(109) 및 전력 수신 회로(159)가 서로 임피던스 매칭되도록 할 수 있다. 송신 공진 회로(173)는 적어도 하나의 코일과 적어도 하나의 커패시터를 포함할 수 있다. 송신 공진 회로(173)에 교류 전력(또는 전류)이 인가되면, 송신 공진 회로(173)로부터 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장이 형성될 수 있으며, 이에 따라 전자 장치(150)의 전력 수신 회로(159)로 전자기장 형태의 전력을 출력 또는 전송할 수 있다. 전력 증폭기(171)와 매칭 회로(172)는 무선 전력 송신 장치(예: 후술하는 도 3의 무선 전력 송신 장치(200))의 베이스 하우징(예: 후술하는 도 3의 베이스 하우징(310))에 배치될 수 있고, 송신 공진 회로(173)는 공진기(예: 후술하는 도 3의 공진기(220))에 배치될 수 있다. 전력 수신 회로(159)의 수신 공진기(181)에는, 주변에 형성된 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장에 의하여 유도 기전력이 발생할 수 있으며, 이에 따라 전력 수신 회로(159)는 무선으로 전력을 수신할 수 있다. 수신 공진기(181)는 도면에 도시되진 않았지만, 적어도 하나의 코일과 적어도 하나의 커패시터를 포함할 수 있다. 정류 회로(182)는, 수신된 교류 파형의 전력을 정류할 수 있다. 컨버팅 회로(183)는 정류된 전력의 전압을 조정하여 PMIC 또는 차저로 전달할 수 있다. 전력 수신 회로(159)는 레귤레이터를 더 포함할 수도 있으며, 또는 컨버팅 회로(183)가 레귤레이터로 치환될 수도 있다. 매칭 회로(184)는, 프로세서(152)의 제어에 따라 수신 공진기(181)와 연결되는 회로의 커패시턴스 또는 리액턴스 중 적어도 하나를 변경함으로써, 전력 송신 회로(109) 및 전력 수신 회로(159)가 서로 임피던스 매칭되도록 할 수 있다.
도 2a를 다시 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는 적어도 하나의 센서(107)를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 센서(107)는 무선 전력 송신 장치(100)의 전압과 전류를 측정하는 센서일 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는 적어도 하나의 센서(107)를 통해 이하 후술하는 전력 증폭기(171)의 출력 임피던스, 및/또는 송신 공진 회로(173)의 입력 임피던스(예: 매칭 회로(172) 로부터 송신 공진 회로(173)로 입력되는 신호의 임피던스)를 측정할 수 있다. 예를 들어, 센서(107)를 이용해 송신 전압(VTX_IN) 및 송신 전류(ITX_IN)를 측정함으로써 전력 소모량을 모니터링 가능하고, 이를 통해 송신 공진 회로(173)의 입력 임피던스의 변화를 검출할 수 있다. 임피던스 변화를 검출하면, 무선 전력을 수신하는 전자 장치(150)의 거치/회수 여부, 이물질 감지 여부, 전력 수신량의 변화 등을 확인할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)에서 복수의 전자 장치(150)를 충전하는 중 어느 하나의 전자 장치가 이동하여 무선 전력 송신 장치(100)와의 거리가 가까워지게 되면, 다른 전자 장치의 수신 전력 및 효율이 감소할 수 있다. 프로세서(102)는 검출된 임피던스의 변화를 고려하여, 기 지정된 알고리즘에 따라 또는 사용자로부터 입력된 명령에 따라 상기 복수의 전자 장치(150)에 대한 무선 전력의 송신 및 효율을 제어할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치(150)는 적어도 하나의 센서(157)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 전자 장치(150)는 적어도 하나의 센서(157)(예컨대, 모션 센서)를 통해 전자 장치(150)의 움직임을 스스로 감지할 수 있다. 상기 움직임을 감지하기 위한 모션 센서는, 그 예로서 자이로 센서, 가속도 센서, 각속도 센서, 중력 센서, 지자기 센서, 적외선 센서 중 적어도 어느 하나의 센서를 포함할 수 있다. 단 센서의 종류는 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 전자 장치(150)는 적어도 하나의 센서(157)를 이용하여 정류회로(182)에서 출력되는 전압(VRECT)을 측정할 수도 있다. 측정된 출력 전압(VRECT)에 기반하여, 전자 장치(150)와 무선 전력 송신 장치(100)와의 위치 관계 변화(공진기와 가까워졌는지, 멀어졌는지)를 확인할 수 있다. 상기 센서(157)를 통해 센싱된 데이터는 프로세서(152)로 제공되고, 프로세서(152)가 수신한 데이터는 근거리 통신 모듈(153)을 통해 무선 전력 송신 장치(100)로 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치(100)의 프로세서(102)는 센서(107) 및/또는 센서(157)로부터 검출된 데이터를 활용하여 상기 복수의 전자 장치(150)에 대한 무선 전력의 송신 및 효율을 제어할 수 있다.
예를 들면, 복수 개의 전자 장치(150) 중 어느 하나의 전자 장치(150)는 눕혀진 상태에서 무선 전력 송신 장치(100)의 주변에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 전자 장치(150)는 사용자에 의해 이동되어 무선 전력 송신 장치(100)에 보다 가까이 배치될 수 있다. 이때, 무선 전력 송신 장치(100)의 프로세서(102)는 센서(107) 및/또는 센서(157)로부터 검출된 데이터를 이용하여 전자 장치(150)가 눕혀진 상태임을 판단하고, 무선 전력 송신 장치(100)에 가까워진 상태임을 판단할 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신 장치(예: 도 16에서 후술하는 무선 전력 송신 장치(300))에 복수 개의 공진기, 예를 들면, 수평으로 눕혀진 제 1 공진기(예: 도 16에서 후술하는 제 1 공진기(320))와 수직으로 세워진 제 2 공진기(예: 도 16에서 후술하는 제 2 공진기(330))가 포함된 경우에는, 프로세서(102)는 전자 장치(150)가 수평으로 눕혀진 상태라는 정보에 기반하여, 상기 수평으로 눕혀진 제 1 공진기(320)를 선택 및 이용하여 상기 전자 장치(예: 도 16에서 후술하는 전자 장치(350))에 전력을 송신할 수도 있다.
도 3은, 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 적어도 하나의 전자 장치를 도시한다.
도 3을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(200)(예: 도 1a 내지 도 2a의 무선 전력 송신 장치(100))는 베이스 하우징(210), 및 공진기(220)를 포함할 수 있다. 아울러, 전자 장치(250)는 무선 전력 송신 장치(200) 주위에 자유롭게 거치될 수 있으며, 실시예에 따라 복수 개로 구비될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 개시의 도면에 표시된 좌표축은 어떤 구성요소가 향하는 방향을 지칭하기 위한 것일 수 있다. 여기서의 좌표축은 3차원 공간 상의 좌표축(X축, Y축, Z축)일 수 있다. 도 3을 참조하면, X축은 무선 전력 송신 장치(200)의 세로 폭 방향에 평행한 축일 수 있고, Y축은 무선 전력 송신 장치(200)의 가로 폭 방향에 평행한 축일 수 있다. Z축은 무선 전력 송신 장치(200)의 높이 방향에 평행한 축일 수 있다. 또한, 무선 전력 송신 장치(200)를 위에서 바라볼 때, 무선 전력 송신 장치(200)는 X축과 Y축을 포함하는 가상의 평면상에 놓일 수 있다. 본 개시에 개시된 다양한 도면들과 그에 포함된 좌표축들을 참조하여 각 구성요소들의 결합관계를 설명할 수 있다. 방향에 대한 설명을 함에 있어서, '음/양(-/+)'이 기재되지 않는 경우에는, 별도로 정의되지 않는 한 + 방향과 - 방향을 모두 포함하는 것으로 해석될 수 있다. 즉, 'X축 방향'은 +X 방향과 -X 방향을 모두 포함하는 것으로 해석될 수 있으며, 'Y축 방향'은 +Y 방향과 -Y 방향을 모두 포함하는 것으로 해석될 수 있다. 방향에 대한 설명을 함에 있어서, 직교 좌표계의 3축 중 어느 한 축을 향한다 함은, 상기 축과 평행한 방향을 향하는 것을 포함할 수 있다. 이는 설명의 간결함을 위해 도면에 기재된 직교 좌표계를 기준으로 한 것으로, 이러한 방향이나 구성요소들에 대한 설명이 본 개시의 다양한 실시예들을 한정하지 않음에 유의한다. 예를 들어, 이하 후술하는 도 4 및 도 5에 기재된 자성체(280)의 이동 방향은 Y축과 평행한 방향으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 이하 후술하는 도 4, 도 9 및 도 14의 실시예에서, X축과 Y축을 포함하는 평면은 지면과 평행한 면을 형성할 수 있다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 발명을 이루는 구성요소의 배치 및/또는 동작의 범위를 한정하는 것은 아님을 유의해야 한다.
베이스 하우징(210)은 그 자체로 무선 전력 송신 장치(200)의 외관을 이루거나, 또는 공진기(220)와 함께 무선 전력 송신 장치(200)의 외관을 이루는 부분일 수 있다. 베이스 하우징(210)의 내부 공간에는 무선 전력 송신 장치(200)에 포함되는 각종 전자 부품들(예: 프로세서(102), 근거리통신모듈(103), 메모리(105), 전력 어댑터(108), 전력 송신 회로(109))이 수용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 각종 전자 부품들은 집적되어 무선 전력 송신 장치(200) 내부에 수용될 수도 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(200)의 베이스 하우징(210)의 형상은 어떤 특정한 실시예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 3에 도시된 실시예에서, 베이스 하우징(210)은 전체적으로 링 형상일 수 있으나 반드시 이에 한정되진 않으며, 원통형 실린더, 및/또는 육면체를 포함한 다면체와 같이 이 밖에 다양한 실시예들이 적용될 수 있다.
무선 전력 송신 장치(200)는 무선 전력 송신 장치(200) 주위 360도에 위치한 적어도 하나의 전자 장치(250)에 대한 전력 송신 방법으로써 공진 방식을 채택할 수 있다. 따라서, 무선 전력 송신 장치(200)는 공진기(220)를 포함할 수 있다. 공진기(220)는 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 커패시터를 포함하며, 다양한 형상이 적용될 수 있으나, 일 예로, 내측에 중공부(H)가 형성된 링 형상(또는 루프 형상)으로 형성될 수 있다. 도 2a 및 도 2b를 통해 전술한 송신 공진 회로(173)는 공진기(220)에 포함된 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 커패시터의 조합으로 구현될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치(200)는 공진기(220)를 이용하여 적어도 하나의 전자 장치(250)에 대한 전력 출력 또는 전송 기능을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 공진기(220)는 베이스 하우징(210)으로부터 지지될 수 있다. 예를 들어, 공진기(220)는 베이스 하우징(210)과 전기적으로 연결되어, 베이스 하우징(210)으로부터 급전될 수도 있다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 실시예(예: 후술하는 도9의 실시예)에 따르면, 무선 전력 송신 장치(200)는 베이스 하우징(210) 없이 공진기(220)만으로 이루어질 수도 있다. 무선 전력 송신 장치(200)가 공진기(220)만으로 이루어지는 경우에는, 공진기(220)는 또 다른 무선 전력 송신 장치(또는 공진기)와 전자기적 커플링되는 방식으로 사용될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 무선 전력 송신 장치(200)를 이용하여 상기 전력 출력 또는 전송 기능뿐만 아니라, 사용자로 하여금 상기 적어도 하나의 전자 장치(250)의 충전 상태 모니터링 정보가 직관적으로 인식될 수 있도록 다양한 표시 방법(예를 들어 LED light, 사운드, 텍스트 메시지, 음성 등)을 제공할 수 있다. 이를 위해 무선 전력 송신 장치(200)는 베이스 하우징(210) 및/또는 공진기(220)에 상기 다양한 표시 방법을 구현하기 위한 적어도 하나의 출력 장치를 더 포함할 수 있다. 한편, 여기서의 충전 상태 모니터링 정보란 전압(voltage) 정보, 전류(current) 정보, 충전 상태 (state of charge, SOC) 정보, 충전이 가능한지 또는 불가능한지에 대한 상태(state of health, SOH) 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전압 정보 또는 전류 정보를 통해 전자 장치의 전력 상태를 확인할 수 있다. 전력 상태란 전자 장치(250)의 배터리가 방전되기 까지 남아있는 전기적 에너지의 양을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 전력 상태는 0%, 10%, 50%, 100%와 같은 퍼센티지로 나타낼 수 있다. 충전 상태(SOC)는 전자 장치(250)가 충전되고 있는지 여부 또는 충전되고 있지 않은지 여부를 나타낼 수 있다. 본 개시의 무선 전력 송신 장치(200)를 이용하여 전자 장치(250)가 충전이 가능한지 또는 불가능한지에 상태에 대한 정보(SOH)도 함께 표시할 수 있다. 상기 충전 상태 모니터링 정보는 이에 한정되지 않는다.
무선 전력 송신 장치(200)는 주위 360도에 위치한 적어도 하나의 전자 장치(250)에 대한 위치 정보를 획득할 수도 있다. 위치 정보를 획득하기 위하여, 위상 배열 코일을 사용하거나, UWB radar 센서를 사용할 수 있다. 또는 위치 정보의 정확성을 더욱 높이기 위하여 위상 배열 코일과 UWB radar 센서를 함께 사용할 수도 있다. 충전 상태 모니터링 정보는, 무선 전력 송신 장치(200)의 근거리 통신 모듈(예: 도 2a의 근거리 통신 모듈(103))를 통하여 획득할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치(200)가 복수 개의 전자 장치(250)를 충전하는데 있어서, 무선 전력 송신 장치(200) 주위의 360도 전체를 커버할 수 있고, 1개의 1차 코일이 복수 개의 전자 장치(250)에 무선 전력을 공급할 수 있으며, 지정된 영역에 놓여있지 않아도 충전이 가능한 공진 방식의 무선 전력 송신 장치(200)를 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치(200) 주위에 배치된 적어도 하나의 전자 장치(250)에 대한 전력 송신 방법 및 위치에 관한 정보 표시 방법, 충전 상태에 관한 정보 표시 방법에 대한 개략적인 흐름은 다음과 같을 수 있다. 먼저 무선 전력 송신 장치(200)에서 로드 검출 비콘(load detection beacon) 및/또는 파워 비콘(power beacon)을 송출하고, 이에 대해 반응한 전자 장치로부터 전압/전력량 정보를 포함한 다양한 정보를 피드백(feedback) 받을 수 있다. 전자 장치로부터 피드백(feedback) 받은 정보와 근거리 통신 모듈(예: 도 2a의 근거리 통신 모듈(103))를 통해 획득된 전자 장치에 대한 정보를 매핑(mapping)할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(200)에 포함된 근거리 통신 모듈(예: 도 2a의 근거리 통신 모듈(103))를 이용하여 적어도 하나의 전자 장치(250)에 대한 고유 ID를 식별할 수 있다. 나아가, 인증된 ID를 가진 전자 장치에 대하여 페어링(pairing) 동작을 수행할 수 있다. 페어링된 무선 전력 송신 장치(200)와 전자 장치는, 예를 들면 전력 상태 및 충전 상태 등에 관한 다양한 데이터를 송수신할 수 있다. 그리고 무선 전력 송신 장치(200)의 주위에 배치된 적어도 하나의 전자 장치(250)에 대한 위치 정보를 개략적으로 획득할 수 있다.
무선 전력 송신 장치(200)가 어떤 위치에 고정되어 있다고 가정하면, 무선 전력 송신 장치(200)로부터 지정된 거리 내에 전자 장치(250)가 배치되어야 전력이 송신될 수 있다. 예를 들면, 무선 전력 송신 장치(200)와 전자 장치(250) 사이에 무선 전력 송신을 위한 유효 거리는 1m 이하, 바람직하게는 30cm 이하일 수 있다. 도 3에는 무선 전력 송신을 위한 유효 거리에 대한 예시로 제 1 유효 거리(A)가 도시된다. 도 3에 도시된 실시예에 따르면, 전자 장치(250)는 무선 전력 송신을 위한 유효 거리(예: 제 1 유효 거리(A)) 내에 배치되므로 충전 동작이 정상적으로 이루어질 수 있다. 이와 달리, 전자 장치(250)가 유효 거리 밖에 배치되면, 충전이 이루어지지 않거나 충전 효율이 매우 떨어질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치(200) 주위에 지정된 거리 안에만 있으면 전자 장치(250)의 위치 및 전자 장치(250)가 놓여지는 방향에 무관하게 충전이 가능한 공진 방식의 무선 전력 송신 장치를 제공할 수 있다.
한편, 전자 장치(250)가 무선 전력 송신 장치(200)에 가까이 이동할수록, 전자 장치(250)에 포함된 금속의 영향으로 무선 전력 송신 장치(200)에 포함된 송신 공진 회로(173)의 임피던스가 감소할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 전자 장치(250)가 무선 전력 송신 장치(200)에 대하여 제 1 위치(P1)에서 제 2 위치(P2)로 접근할수록 송신 공진 회로(173)의 임피던스가 감소할 수 있다. 만약 송신 공진 회로(173)의 임피던스가 -5%를 상회하는 수준으로 감소한다면, 이는 무선 전력 송신 장치(200)가 전자 장치(250)에 대해 전력을 송신하기 위한 공진 주파수가 예컨대, 대략 6.78Mhz에서 대략 6.95MHz까지 대략 170kHz 만큼 증가되는 결과를 초래할 수 있다. 이와 같은 공진 주파수의 변화(틀어짐)는 전자 장치(250)에 대한 전력 충전 효율을 급감시키고 무선 전력 송신 장치(200)에 포함된 전력 증폭기(171)의 손상의 원인이 될 수 있기 때문에, 임피던스 변화(또는 인덕턴스 변화)를 보상할 수 있는 대안이 요구될 수 있다.
도 4는, 일 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치에 대한 사시도이다. 도 5는, 일 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치에 대한 측면도이다.
본 개시의 무선 전력 송신 장치(200)는 임피던스 변화를 보상하기 위해 자성체 변위 제어 모듈(이하, 도 9에서 후술하는 자성체 변위 제어 모듈(280))을 더 포함할 수 있다. 자성체 변위 제어 모듈은 베이스 하우징(210)이나, 공진기(220)와 구별되는 구성으로서, 공진기(220)와 별도로 마련되어, 공진기(220)에 대하여 탈부착이 가능한 형태를 가질 수 있다. 본 개시에서는 자성체 변위 제어 모듈과의 구분을 위해 베이스 하우징(210)과 공진기(220)를 전력 송신부(201)로 지칭할 수 있다.
도 4 및 도 5는 자성체 변위 제어 모듈에 포함된 자성체(280')의 적어도 일부분을 도시한 것으로서, 도 4 및 도 5의 실시예를 참조하여 자성체 변위 제어 모듈의 동작에 따라 임피던스가 보상되는 원리를 설명할 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신 장치(200)의 공진기(220)에 인접하여 자성체(280')의 적어도 일부분이 배치될 수 있다. 자성체(280')는 무선 전력 송신 장치(200)의 공진기(220)에 인접하여 일 방향(예: Y축 방향)을 따라 이동할 수 있도록 구성되고, 자성체(280')의 이러한 움직임에 의해 공진기(220)의 주변에 인가되는 자기장(B)의 강도가 변화될 수 있다.
도 6은, 일 실시예에 따른, 자성체의 가로 폭의 변화에 따른 공진기에 포함된 송신 코일의 임피던스 변화를 나타내는 그래프이다. 도 7은, 일 실시예에 따른, 자성체의 세로 폭의 변화에 따른 공진기에 포함된 송신 코일의 임피던스 변화를 나타내는 그래프이다. 도 8은, 일 실시예에 따른, 자성체의 세로 폭의 변화에 따른 자성체 내부의 자속 밀도를 나타내는 그래프이다.
도 4 내지 도 6을 함께 참조하면, 무선 전력 송신 장치(200)의 공진기(220)에 인접한 위치에서 자성체(280')가 이동할 수 있다. 자성체(280')의 이동 방향은 Y축 방향과 평행할 수 있다. 이때, 자성체(280')가 이동함에 따라 자기장(B)의 강도가 변화할 수 있는데, 이는 공진기(220)의 인덕턴스 변화와 비례할 수 있다. 자성체(280')를 공진기(220)에 보다 가까이 근접시킬 수록 자계 강도가 증가하고 공진기(220)의 인덕턴스가 높아질 수 있다. 여기서, 인덕턴스의 크기는 자성체(280')의 제 1 폭(L1)과 관련이 있을 수 있다. 자성체(280')의 제 1 폭(L1)은 자성체(280')의 이동 방향에 대하여 수직한 방향을 따라 잰 자성체(280')의 폭일 수 있다. 이하에서는, 자성체(280')의 이동 방향에 대하여 수직한 방향을 따라 잰 자성체(280')의 폭을 '세로 폭'으로 지칭할 수 있다. 예를 들어, 도 6에는 다른 조건은 모두 동일하게 설정하고, 자성체(280')의 제 1 폭(L1)이 각각 80mm와 50mm일 때 인덕턴스 크기의 변화를 나타내는 그래프가 도시되는데, 제 1 폭(L1)이 클수록 자성체(280')의 이동 거리에 따른 인덕턴스 크기의 변화가 큰 것을 확인할 수 있다.
도 4, 도 5, 도 7 및 도 8을 함께 참조하면, 무선 전력 송신 장치(200)의 공진기(220)에 인접하여 자성체(280')가 이동함에 따른 자기장(B)의 강도의 변화, 또는 인덕턴스의 변화는 자성체(280')의 제 2 폭(D1)과도 관련이 있을 수 있다. 자성체(280')의 제 2 폭(D1)은 자성체(280')의 이동 방향과 평행한 방향을 따라 잰 자성체(280')의 폭일 수 있다. 이하에서는, 자성체(280')의 이동 방향에 대하여 평행한 방향을 따라 잰 자성체(280')의 폭을 '가로 폭'으로 지칭할 수 있다. 예를 들어, 도 7 및 도 8에는 다른 조건은 모두 동일하게 설정하고, 자성체(280')의 제 2 폭(D1)이 각각 50mm, 40mm와 30mm일 때 자기장 크기의 변화를 나타내는 그래프 및 자성체(280') 내부의 자속 밀도가 도시되는데, 제 2 폭(D1)이 클수록 자성체(280')의 이동 거리에 따른 인덕턴스 크기 변화 및 자속 밀도의 변화가 큰 것을 확인할 수 있다.
상기 도 6 내지 도 8의 시뮬레이션 결과를 참조하면, 소정 크기의 자성체(280')를 공진기(220) 주변에서 이동시키면, 공진기(220) 주변의 자기장을 변화시킬 수 있음을 확인할 수 있다. 또한, 도 7 및 도 8을 함께 참조하면, 임피던스가 최대일 때, 자성체(280') 내부의 자속 밀도가 최대로 증가함을 확인할 수 있다. 이와 같은 시뮬레이션 결과를 참조로, 본 개시에서는 공진기와 함께 공진기 주위에 배치되어 자성체의 변위를 제어하는 모듈을 포함하는 무선 전력 송신 장치를 제공하고자 한다.
도 9는, 일 실시예에 따른, 공진기와 자성체 변위 제어 모듈을 나타내는 사시도이다. 도 10은, 일 실시예에 따른, 공진기에 포함된 송신 코일과 송신 코일을 둘러싸는 제 1 자성체 부분 및 제 2 자성체 부분을 나타내는 개념도이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 공진기(220)는 적어도 하나의 코일과 적어도 하나의 커패시터를 포함하고, 자성체 변위 제어 모듈(280)은 제 1 자성체 부분(a first magnetic substance portion, 281)과 제 2 자성체 부분(a second magnetic substance portion, 282)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제 1 자성체 부분(281) 및/또는 제 2 자성체 부분(282)은 페라이트(ferrite)로 형성될 수 있다.
도 9의 실시예에서는 무선 전력 송신 장치로서, 도 2a의 실시예와 달리 프로세서(102), 근거리 통신 모듈(103), 메모리(105), 전력 어댑터(108), 및/또는 전력 송신 회로(109)를 포함하지 않고, 단순히 적어도 하나의 코일과 적어도 하나의 커패시터로 구성된 공진기(220)를 포함하는 무선 전력 송신 장치(200')를 도시한다. 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(200')는 프로세서(102), 근거리 통신 모듈(103), 메모리(105), 전력 어댑터(108), 및/또는 전력 송신 회로(109)를 포함하지 않는 전력 송신부(201)를 이용해 무선으로 전자 장치(예: 도 2a의 전자 장치(150))에 전력을 송신할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 공진기(220)는 도 3에 도시된 실시예와 같이 지면에 대해 수직한 형태로 배치될 수도 있지만, 도 9이나 이하 후술하는 도 14에 도시된 실시예와 같이 지면에 대해 소정 각도로 기울어진 형태로 배치될 수도 있으며, 또는 지면과 수평하게 놓일 수도 있다. 이와 같이 공진기(220)의 배치 및 거치 형태는 실시예에 따라 상이하게 적용될 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 개시에서 자성체 변위 제어 모듈(280)의 상기 제 1 자성체 부분(281)과 상기 제 2 자성체 부분(282)은 상기 적어도 하나의 코일(221)의 적어도 일부분을 감싸도록 배치될 수 있다. 도 9 및 도 10의 실시예에는 제 1 자성체 부분(281)이 편평한 형상을 가지고, 제 2 자성체 부분(282)이 대략 '⊃'자 형태를 갖는 것이 도시되나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제 1 자성체 부분(281)과 상기 제 2 자성체 부분(282)의 형상은 실시예마다 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 자성체 부분(281)과 제 2 자성체 부분(282) 모두 '⊃'자 형태를 자질 수도 있다. 본 개시에서는 자성체 변위 제어 모듈(280)의 제 1 자성체 부분(281)과 상기 제 2 자성체 부분(282) 사이의 간격(gap)을 조절함으로써 공진기(220)에 포함된 적어도 하나의 코일(221)의 임피던스를 변화시킬 수 있다. 자기장의 세기는 자기저항에 의해 결정될 수 있는데, 자기저항은 제 1 자성체 부분(281)과 제 2 자성체 부분(282) 사이의 간격이 좁을수록 낮아질 수 있으며, 낮은 자기 저항을 갖는 다는 것은 높은 세기를 갖는 자기장을 갖는다는 것을 의미할 수 있다. 이를 위해 자성체 변위 제어 모듈(280)은 제 1 자성체 부분(281)과 제 2 자성체 부분(282) 사이의 간격(gap)을 조절하기 위한 모듈레이터(이하, 도 15a 및 도 15b에서 후술하는 모듈레이터(284)) 및 상기 모듈레이터를 구동 시키기 위한 구동부(이하, 도 13에서 후술하는 구동부(283))를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 자성체 변위 제어 모듈(280)은 모듈레이터(이하, 도 15a 및 도 15b에서 후술하는 모듈레이터(284)) 및 모듈레이터를 구동 시키기 위한 구동부(이하, 도 13에서 후술하는 구동부(283))를 이용하여 제 2 자성체 부분(282)을 제 1 자성체 부분(281)을 향해 이동시킴으로써, 제 1 자성체 부분(282)와 제 2 자성체 부분(282) 사이의 간격을 좁힐 수 있다. 이때, 제 2 자성체 부분(282)이 이동하는 방향은, 도 10에 도시되는 바와 같이, 암페어의 오른 나사의 법칙에 따라 코일의 주변에 형성되는 자기력선의 방향과 적어도 일부 평행한 방향일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 자성체 부분(281)은 상기 적어도 하나의 코일의 적어도 일부분과 고정적으로 연결되고, 상기 제 2 자성체 부분(282)은 상기 모듈레이터와 연결될 수 있다. 그리고, 제 2 자성체 부분(282)은 구동부와 모듈레이터의 동작에 의해 적어도 하나의 코일(221) 주위에서 일 방향을 따라 진퇴 운동하게 되며, 이로써 임피던스의 변화가 야기될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제 1 자성체 부분(281)이 모듈레이터와 연결되고, 제 2 자성체 부분(282)이 적어도 하나의 코일의 적어도 일부분과 고정적으로 연결될 수도 있다.
도 11은, 일 실시예에 따른, 자성체의 세로 폭의 변화에 따른 공진기에 포함된 코일의 임피던스 변화를 나타내는 그래프이다. 도 12는, 도 11의 그래프에서 일부 구간을 확대하여 도시한 그래프이다. 도 11 및 도 12의 실시예는 도 9 및 도 10에 도시된 실시예에서 제 2 자성체(282)를 일 방향으로 이동시켰을 때의 시뮬레이션 결과를 나타낼 수 있다.
도 11은 코일 사이즈가 가로 14cm × 세로 14cm이고, 페라이트 투자율(permeability)이 150일 때, 페라이트로 이루어진 자성체(예: 제 2 자성체(282))의 세로 폭이 각각 15mm, 25mm, 35mm, 45mm, 55mm인 상태에서 자성체의 이동에 따른 공진기(220)에 포함된 코일(221)의 임피던스의 변화(△nH)를 나타낼 수 있다. 도면에서 가로 축은 구동부(예: stepper motor, P_motor)의 변위를 나타낼 수 있다. 도 11에 도시된 그래프는, 자성체가 모듈레이터에 의해 -10mm에서 0mm까지 10mm 이동하였을 때 임피던스 변화 값을 나타낼 수 있다. 도 12는, 도 11의 그래프의 일부 구간(예: -3mm 내지 0mm 구간)에서 자성체(예: 제 2 자성체(282))의 세로 폭이 각각 15mm와 55mm인 상태에서 자성체의 이동에 따른 임피던스 변화를 나타내는 도면이다.
도 11 및 도 12를 함께 참조하면, 예를 들어, 세로 폭이 55mm인 자성체가 모듈레이터에 의해 10mm이동하면, 코일(221)의 임피던스가 대략 180nH에서 대략 240nH로 커짐을 확인할 수 있다. 코일(221)의 임피던스가 대략 180nH에서 대략 240nH로 변화하면, 전력 송신을 위한 공진주파수는 대략 150kHz 만큼 감소할 수 있다. 이를 도 3에서 전술한, 전자 장치의 접근에 따른 공진주파수의 증가분과 상계하면, 자성체(예: 제 2 자성체(282))의 미소한 거리의 이동으로도 전자 장치의 접근에 따른 영향을 보상할 수 있는 임피던스 변화를 일으킬 수 있음을 확인할 수 있다.
도 13은, 일 실시예에 따른, 공진기와 자성체 변위 제어 모듈을 포함한 무선 전력 송신 장치를 나타내는 개념도이다.
도 13에는, 본 개시의 공진기(220)와 자성체 변위 제어 모듈(280)을 포함한 무선 전력 송신 장치(200)의 또 다른 실시 양태가 도시된다. 본 개시의 전력 송신부(201)는 적어도 하나의 코일(221)과 함께 적어도 하나의 커패시터(222)을 포함하는 공진기(220)만으로 구성될 수 있다. 이때, 적어도 하나의 코일(221)과 적어도 하나의 커패시터(222)의 형태는 다양하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 13에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 코일(221)은 복수 개의 전도체 박막이 적층된 형태일 수 있으며, 자성체 변위 제어 모듈(280)에 포함된 제 1 자성체 부분(281)과 제 2 자성체 부분(282)은 이러한 적어도 하나의 코일(221)을 둘러싸는 형태를 가질 수 있다.
자성체 변위 제어 모듈(280)에 포함된 구동부(283)는 스텝 모터(step motor), 또는 리니어 엑츄에이터와 같은 다양한 형태와 구동 방식을 가진 구동부가 적용될 수 있다. 예를 들어, 구동부(283)로서 스텝 모터를 적용하는 경우, 구동부(283)는 소정 길이의 스트로크(예: 30mm)만큼 제 2 자성체 부분(282)을 이동시킴으로써 적어도 하나의 코일(221) 주변의 임피던스 변화를 야기할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 자성체 변위 제어 모듈로서, 복수 개의 자성체 변위 제어 모듈을 적용할 수 있다. 예를 들어, 도 13에는 두 개의 자성체 변위 제어 모듈(280, 280')이 적용된 무선 전력 송신 장치(200)가 도시된다. 이와 같이 복수 개의 자성체 변위 제어 모듈을 적용하는 경우에는 자성체 변위 제어 모듈을 하나만 사용하는 경우에 비해 보다 작은 스트로크를 갖는 구동부(283)를 사용하더라도 적어도 하나의 코일 주변에서 목표한 임피던스 변화를 구현할 수 있다. 또한, 자성체의 이동 변위를 짧게 하여 임피던스 변화의 속도를 보다 빠르게 할 수 있다.
도 14는, 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 도시한다.
도 14를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(200)(예: 도 1a 내지 도 2a의 무선 전력 송신 장치(100))는 베이스 하우징(210), 및 공진기(220)를 포함할 수 있다.
베이스 하우징(210) 및 공진기(220)에 대해서, 앞서 도 3의 실시예와 동일한 구성요소에 대하여 중복되는 범위에서 설명은 생략될 수 있다. 도 14에 도시된 실시예에 따르면, 공진기(220)는 베이스 하우징(210)의 일 측으로부터 지지되어 소정 각도로 기울어진 상태로 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 베이스 하우징(210)에 대하여 소정 각도로 기울어진 상태로 배치된 공진기(220)에 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(250))를 거치할 수 있다. 다만 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 공진기(220)는 베이스 하우징(210)의 일 측으로부터 지지된 상태에서 지면에 대하여 수직하거나, 수평하게 배치될 수도 있다.
공진기(220)에는 적어도 하나의 코일(221)이 배치된다. 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 코일(221)은 단일 코일이 복수의 턴(turn)으로 감겨 다층 구조를 형성할 수 있다. 또는 상기 적어도 하나의 코일(221)은 하나의 턴(turn)으로 감긴 코일이 복수 개 마련되어 적층되어 다층 구조를 형성할 수도 있다. 적어도 하나의 코일(221)은 공진기(220)의 제 1 부분에 배치된 제 1 코일(221a)과 공진기(220)의 제 2 부분에 배치된 제 2 코일(221b)을 포함할 수 있다. 공진기(220)의 제 1 부분은 자성체 변위 제어 모듈(280)이 둘러싸이지 않은 부분일 수 있으며, 공진기(220)의 제 2 부분은 자성체 변위 제어 모듈(280)에 의해 둘러싸인 부분일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 공진기(220)의 제 1 부분에 배치된 제 1 코일(221a)과 공진기(220)의 제 2 부분에 배치된 제 2 코일(221b)은 단면 형상이 동일할 수 있다. 또는 이와 달리, 공진기(220)의 제 1 부분에 배치된 제 1 코일(221a)과 공진기(220)의 제 2 부분에 배치된 제 2 코일(221b)은 단면 형상이 서로 상이할 수 있다.
도 15a는, 일 실시예에 따른, 자성체 변위 제어 모듈을 나타내는 도면이다. 도 15b는, 일 실시예에 따른, 자성체 변위 제어 모듈을 나타내는 도면이다. 도 15a 및 도 15b는, 자성체 변위 제어 모듈에 의해 둘러싸인 공진기(220)의 제 2 부분에 배치된 제 2 코일(221b)의 단면을 도시한다.
도 15a 및 도 15b를 함께 참조하면, 자성체 변위 제어 모듈(280)에 포함된 제 1 자성체 부분(281), 제 2 자성체 부분(282), 구동부(283) 및 모듈레이터(284)는 앞서 전술한 실시예들에서 도시한 형상에 국한되지 않으며, 실시예에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다. 자성체 변위 제어 모듈(280)은 제 2 코일(221b) 주위를 둘러싸는 제 1 자성체 부분(281)과 제 2 자성체 부분(282)을 포함하고, 제 2 자성체 부분(282)의 일측에 결합된 모듈레이터(284)를 포함할 수 있다. 모듈레이터(284)는 구동부(283)에 의해 동력을 전달 받아 지면과 평행한 방향(예: Y축 방향)으로 이동될 수 있으며, 모듈레이터(284)의 이동에 의해 제 2 코일(221b)을 감싸는 제 2 자성체 부분(282)이 이동될 수 있다.
모듈레이터(284)는 도 15a에 도시된 바와 같이 지면(X축 및 Y축을 포함하는 면과 평행한 면)에 대하여 소정의 각도만큼 경사진 지지부를 제공하는 모듈레이터가 적용되거나, 도 15b에 도시된 바와 같이 지면에 대하여 수직하게 세워진 지지부를 제공하는 모듈레이터가 적용될 수 있다.
도 15a 및 도 15b에 도시된 제 2 코일(221b)은 자성체 변위 제어 모듈(280)에 의해 둘러싸인 공진기(220)의 제 2 부분에 배치된 코일일 수 있다.
도 14 및 도 15a를 함께 참조하면, 일 실시예에 따른, 제 2 코일(221b)은 공진기(220)가 전체적으로 지면에 대하여 소정 각도로 기울어져 있는 것과 대응하여, 자성체 변위 제어 모듈(280)에 의해 둘러싸인 부분(제 2 부분)또한 지면에 대하여 경사진 상태로 배치될 수 있다. 이때, 제 2 코일(221b)은 복수 개의 코일들이 지면에 대하여 경사진 상태로 적층되거나, 하나의 코일이 수회 권취된 것이 지면에 대하여 경사지게 배치된 것일 수 있다. 도 15a에 도시된 실시예에 따르면, 제 2 코일(221b)은 공진기(220)의 다른 부분(제 1 부분)에 배치된 제 1 코일(221a)과 동일한 단면 형상을 가질 수 있다.
이와 달리, 도 14 및 도 15b를 함께 참조하면, 일 실시예에 따른, 제 2 코일(221b)은 공진기(220)가 지면에 대하여 소정 각도로 기울어져 있는 것과 대응하지 않는 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 제 2 코일(221b)은 복수 개의 코일들이 지면에 대하여 평행한 상태로 적층되거나, 하나의 코일이 수회 권취된 것이 지면에 대하여 평행한 상태로 배치된 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 2 코일(221b)은 공진기(220)의 다른 부분(제 1 부분)에 배치된 제 1 코일(221a)과 상이한 단면 형상을 가질 수 있다. 제 1 코일(221a)은 지면에 대하여 소정 각도로 기울어지고, 제 2 코일(221b)은 지면에 대하여 평행하게 배치될 수 있다. 이와 같이, 본 개시의 무선 전력 송신 장치(200)는 자성체 변위 제어 모듈(280)에 의해 둘러싸인 제 2 코일(221b)(이하, '타겟 코일(221b)'이라 함)의 단면 형상을 공진기(220)의 다른 부분(제 1 부분)에 배치된 제 1 코일(221a)의 단면 형상과 달리 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 타겟 코일(221b)의 하나의 면이 자성체 제어 모듈(280)의 제 1 자성체 부분(281)의 일면과 대면하고, 타겟 코일(221b)의 다른 나머지 면이 '⊃'자 형상의 제 2 자성체 부분(282)에 의해 덮이도록 형성할 수 있다. 도 15a에 도시된 실시예에서는, 타겟 코일(221b)의 하나의 면이 제 1 자성체 부분(281)의 일면(281a)과 대면할 뿐만 아니라 타겟 코일(221b)의 다른 면이 제 1 자성체 부분(281)의 다른 면(281b 및/또는 281c)과 대면하도록 제 1 자성체 부분(281)에 의해 둘러싸인 형태가 도시된다. 이때, 제 2 자성체 부분(282)은 두 개의 면(282a, 282b)이 타겟 코일(221)과 대면할 수 있다.
이와 비교하여, 도 15b에 도시된 실시예에서는, 타겟 코일(221b)의 하나의 면이 제 1 자성체 부분(281)의 일면(281a)과 대면하고, 타겟 코일(221b)의 다른 면들은 제 2 자성체 부분(282)의 면들(282a, 282b, 282c)에 의해 둘러싸인 형태가 도시된다. 공진기(220)가 전체적으로 지면에 대하여 기울어진 형상으로 배치되더라도, 타겟 코일(221b)과 자성체 제어 모듈(280)의 배치 형태를 도 15b에 도시된 바와 같이 형성하면, 도 15a에 도시된 바에 비해 임피던스의 변화를 보다 효과적으로 보상할 수 있다. 타겟 코일(221b)이 지면에 대하여 평행하게 배치하면, 자성체 변위 제어 모듈(280)을 이용하여 자성체 변위를 제어하여 코일(221)의 인덕턴스를 조절할 때, 지면에 대하여 이동하는 제 2 자성체 부분(282)이 코일(221)을 감싸는 면적이 넓어져서 자성체(예: 페라이트) 위치에 따른 인덕턴스 변화량을 높일 수 있으며, 그에 따라 더 많은 임피던스 보상량을 제공할 수 있다. 만약, 임피던스 보상량이 고정되는 경우라면, 도 15b에 도시된 실시예에 따른 타겟 코일(221b)과 자성체 제어 모듈(280)의 배치 형태가 도 15a에 도시된 실시예에 따른 타겟 코일(221b)과 자성체 제어 모듈(280)의 배치 형태에 비해 소형화에 유리할 수 있다. 도 16는 일 실시예에 따른, 공진기 및 자성체 변위 제어 모듈의 블록도를 도시한다. 이하 본 개시의 다양한 실시예들을 설명함에 있어, 전술한 실시예들을 통해 용이하게 이해할 수 있는 구성요소들에 대해서는 도면의 참조번호를 유사하게 부여하거나 생략할 수 있다. 또한, 그에 대한 상세한 설명도 중복될 수 있는 범위에서는 생략될 수 있다.
도 16을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(200)는, 전력 증폭기(271)(예: 도 2b의 전력 증폭기(171)), 매칭 회로(272)(예: 도 2b의 매칭 회로(172)), 및 송신 공진 회로(273)(예: 도 2b의 송신 공진 회로(273))를 포함하는 전력 송신부(201)를 포함할 수 있다. 송신 공진 회로(273)는 적어도 하나의 코일과 적어도 하나의 커패시터를 포함할 수 있다. 송신 공진 회로(273)에 교류 전력(또는 전류)이 인가되면, 송신 공진 회로(273)로부터 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장이 형성될 수 있으며, 이에 따라 전자 장치(250)의 전력 수신 회로(예: 도 2a의 전력 수신 회로(159))로 전자기장 형태의 전력을 출력 또는 전송할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신 장치(200)는 적어도 하나의 센서(274)와 프로세서(275)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(200)는 적어도 하나의 센서(274)를 통해 이하 후술하는 전력 증폭기(271)의 출력 임피던스, 및/또는 송신 공진 회로(273)의 입력 임피던스(예: 매칭 회로(272) 로부터 송신 공진 회로(273)로 입력되는 신호의 임피던스)를 측정할 수 있다. 송신 공진 회로(273)는 공진기(220)에 포함된 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 커패시터의 조합으로 구현될 수 있다. 적어도 하나의 센서(274)는 전자 장치(250)가 무선 전력 송신 장치(200) 주변에서 이동함에 따른 공진기(220)의 임피던스 변화를 측정할 수 있다. 임피던스 변화를 측정한 결과 값은 프로세서(275)에 입력되고, 프로세서(275)는 자성체 변위 제어 모듈(280, 280')가 임피던스 변화를 보상하는 동작을 수행하도록 제어 할 수 있다. 도 15에 도시된 실시예에서, 전력 증폭기(271), 매칭 회로(272), 적어도 하나의 센서(274), 및 프로세서(275)는 베이스 하우징(210) 내에 배치될 수 있다. 도 15에는 공진기(220) 또한 베이스 하우징(210)의 내부에 포함된 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 송신 공진 회로(273)를 구성하는 공진기(220)는 베이스 하우징(210)과 서로 물리적으로 구분 및/또는 분리된 구성으로 형성될 수도 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 전력 송신부(201)는, 자성체 변위 제어 모듈(280, 280')과 통신(262)을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전력 송신부(201)는, 인-밴드(In-band) 방식 또는 아웃-오브-밴드(out-of-band) 방식에 따라 자성체 변위 제어 모듈(280, 280')과 통신을 수행할 수 있다. 도 15에는, 전력 송신부(201)가 아웃-오브-밴드(Out-of-band) 근거리 통신 모듈(예: BLE(bluetooth low energy) 근거리 통신 모듈)을 통해 자성체 변위 제어 모듈(280, 280')과 통신을 수행하는 실시예가 도시되나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 자성체 변위 제어 모듈(280, 280')은 프로세서(285)(예: MCU(micro controlling unit))를 포함하며, 전력 송신부(201)로부터 제공되는 공진기(220)의 임피던스 데이터에 기초하여 이 프로세서(285)를 통해 자성체 변위 모듈레이터(284)의 변위량을 제어할 수 있다. 자성체 변위 모듈레이터(284)는 프로세서(285)에서 수신된 명령에 기초하여 구동하는 구동부(283)에 의해 제 1 자성체 부분(281)과 제 2 자성체 부분(292) 간의 간격을 조절하여 공진기(220)의 임피던스를 변화시키는 동작(263)을 수행할 수 있다.
도 16을 참조하면, 자성체 변위 제어 모듈(280, 280')은 무선 전력 수신기(286)를 더 포함할 수 있다. 자성체 변위 제어 모듈(280, 280')은 상기 무선 전력 수신기(286)를 통해, 전력 송신기(201)와 독립적으로, 개별적으로, 및/또는 물리적으로 분리되어, 전력 송신기(201)의 인덕턴스를 변화시킬 수 있는 구성으로서 구비될 수 있다.
도 17은, 다른 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치를 나타내는 사시도이다. 도 18은, 일 실시예에 따른, 제 1 공진기와 제 2 공진기가 분리된 상태에서 자성체 변위 제어 모듈의 사용 양태를 나타내는 도면이다.
도 17은, 분리형 공진기를 포함하는 무선 전력 송신 장치(300)를 나타낼 수 있다. 분리형 공진기는, 공진기(320, 330)가 베이스 하우징(310)으로부터 탈거된 상태로 사용될 수 있는 공진기를 의미할 수 있다.
무선 전력 송신 장치(300)는 공진기(320, 330)를 포함할 수 있다. 공진기(320, 330)는 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 커패시터를 포함하는 제 1 공진기(320)와, 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 커패시터를 포함하는 제 2 공진기(330)를 포함할 수 있다. 제 2 공진기(330)는 제 1 공진기(320)와 물리적으로 분리 될 수 있다.
베이스 하우징(310)은 상기 제 1 공진기(320) 및 제 2 공진기(330)을 거치할 수 있는 구조를 형성할 수 있다. 여기서 제 1 공진기(320)는 상기 베이스 하우징(310)에 수평방향으로 놓이도록 배치될 수 있고, 제 2 공진기(330)은 베이스 하우징(310)에 수직방향으로 놓이도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 공진기 (320)는 베이스 하우징(310)의 원통형 외주연에 눕혀진 상태에서 결합될 수 있고, 제 2 공진기(330)는 베이스 하우징(310)의 상면(311) 중앙부에 형성된 홈(312)에 결합되어 세워질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 공진기(320)와 제 2 공진기(330)는 상호 호환 가능하게 형성되어, 교차 배치도 가능할 수 있다. 예를 들면, 베이스 하우징(310)에 제 1 공진기(320)가 거치되는 위치에 제 2 공진기(330)를 거치할 수 있고, 제 2 공진기(330)가 거치되는 위치에 제 1 공진기(320)를 거치할 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의상 제 1 공진기(320)가 베이스 하우징(310)에 대하여(또는 지면에 대하여) 수평하게 거치되고, 제 2 공진기(330)이 베이스 하우징(310)에 대하여(또는 지면에 대하여) 수직하게 거치된 실시예를 중심으로 설명하나, 이에 한정되지 않음을 유의해야 한다.
일 실시예에 따르면, 베이스 하우징(310)에 대하여 수평하게 거치된 제 1 공진기(320)는 무선 전력 송신 장치(300) 인근의 지면에 놓인 전자 장치들에 대하여 주로 커플링되어 무선 전력을 송신할 수 있다. 또한, 베이스 하우징(310)에 대하여 수직하게 거치된 제 2 공진기(330)는 무선 전력 송신 장치(300) 인근에 세워지거나, 무선 전력 송신 장치(300)의 높이 방향으로 지면으로부터 소정거리 이격되어 배치된 전자 장치들에 대하여 주로 커플링되어 무선 전력을 송신할 수 있다. 단 반드시 이에 한정되는 것은 아니라, 어떤 실시예에 따르면, 제 1 공진기(320)를 이용하여 무선 전력 송신 장치(300) 인근에 세워지거나 지면으로부터 소정거리 이격되어 배치된 전자 장치들에 대하여 무선으로 전력 송신할 수 있고, 제 2 공진기(330)를 이용하여 지면에 놓인 전자 장치들에 대한 무선 전력을 송신하는 것도 가능하다. 다만, 제 1 공진기(320)를 이용해 지면에 놓인 전자 장치들을 충전하고, 제 2 공진기(330)를 이용해 세워지거나, 지면으로부터 소정거리 이격되어 배치된 전자 장치들을 충전하는 것이 송신 효율 적인 측면에서는 보다 유리할 수 있다.
도 17에 도시된 실시예에 따르면, 제 1 공진기(320)는 베이스 하우징(310) 외부로 제 1 공진기(320)의 전체 부분(예: 원주 부분)이 노출되도록 형성될 수 있으나 제 2 공진기(330)는 적어도 일부분이 베이스 하우징(310)에 인입되고, 나머지 부분이 외부로 노출되도록 형성될 수 있다. 제 2 공진기(330)의 적어도 일부분이 베이스 하우징(310)에 인입되므로써 제 2 공진기(330)의 안정적인 거치가 가능하다. 단, 베이스 하우징(310), 제 1 공진기(320), 및 제 2 공진기(330)와 관련된 배치 및/또는 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
제 1 공진기(320), 및/또는 제 2 공진기(330)는 베이스 하우징(310)으로부터 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 공진기 (320) 또는 제 2 공진기(330) 중 어느 하나를 무선 전력 송신 장치(300)의 베이스 하우징(310)로부터 일정 거리 이격시켜 놓고, 이격된 공진기를 중계기로서 이용하여 무선 전력 송신 장치(300)의 무선 전력 충전 범위를 확장시킬 수도 있다.
도 17을 다시 참조하면, 무선 전력 송신 장치(300)는 급전부(340)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 급전부(340)는 베이스 하우징(310)에 배치될 수 있다.
급전부(340)는 공진기(320, 330)와 전자기적으로 커플링될 수 있고, 급전부(340)와의 커플링을 통해 전력을 전달받은 공진기(320, 330)는 전자 장치(350)에 대하여 전자기장 형태의 전력을 출력 또는 전송할 수 있다. 예를 들면, 베이스 하우징(310)의 일 측에는 급전부(340)가 배치되어 전자기장을 생성하고, 생성된 전자기장을 제 1 공진기(320) 및/또는 제 2 공진기(330)에, 동시에 또는 선택적으로, 커플링시킬 수 있다. 급전부(340)는 적어도 하나의 턴(turn)을 포함하는 루프를 형성하는 코일과 캐패시터의 직/병렬 연결로 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 급전부(340)는 베이스 하우징(310)에 배치되되 급전부(340) 적어도 일부는 베이스 하우징(310)의 외부에 노출될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 급전부(340)는 공진기(320, 330)와 커플링이 발생할 수 있는 다양한 각도로 배치가능하며, 실시예에 따라 복수개로 구비될 수도 있다.
도 18을 참조하면, 공진기(320, 330)가 베이스 하우징(310)으로부터 분리될 수 있는 점을 이용하여 어느 하나의 공진기(예: 제 2 공진기(330))를 무선 전력 송신의 중계를 위한 중계기로 사용할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 공진기(320)을 베이스 하우징(310)에 거치시킨 상태에서, 제 2 공진기(330)를 제 1 공진기(320) 주위의 공간에 놓을 수 있다. 이때, 제 2 공진기(330)는 제 1 공진기(320)로부터 소정 거리 이격된 위치에서 지면과 수평한 방향으로 놓이거나(예: 도 18의 실시예) 또는 지면에 대하여 소정의 각도로 기울어진 상태(예: 도 9의 실시예)로 배치될 수 있다. 이러한 배치 상태에서 제 1 공진기(320)는 제 2 공진기(330)와 커플링되고, 제 2 공진기(330)와 전자 장치(350)가 커플링 되는 방식으로 무선 전력 송신 장치(300)의 전자 장치(350)에 대한 무선 전력 충전 동작이 구현될 수 있다. 이때, 제 2 공진기(330)는 제 1 공진기(320)와 커플링되어 중계기의 역할로서, 무선 전력 송신 장치(300)의 무선 전력 충전 범위를 확장시킬 수 있다.
도 17 및 도 18의 실시예에서 전력 전송을 중계하는 제 2 공진기(330)의 역할과 대조적으로, 제 1 공진기(320)는 베이스 하우징(310)과 결합되어 무선 충전 동작의 전반을 제어하는 역할을 하므로, 제 1 공진기(320)와 베이스 하우징(310)을 통틀어 전력 송신부(301)로 명명할 수 있다. 제 1 공진기(320)는 무선 전력 송신 장치(300) 인근의 바닥에 놓인 전자 장치들과 무선 전력을 송신할 수 있도록 커플링(coupling)될 수 있다. 이때의, 무선 전력 송신 장치(300)의 제 1 공진기(320)에 의한 무선 전력 송신을 위한 유효 거리는 제 1 유효 거리(A)로 제한될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제 1 공진기(320)로부터 소정 거리 이격된 위치에 상기 제 2 공진기(330)가 배치되어 제 2 공진기(330)에 의한 제 2 유효 거리(B)만큼 무선 전력 송신을 위한 유효 거리가 확장되는 효과를 얻을 수 있다. 예를 들면, 도 18에 도시된 전자 장치(350)의 경우 제 1 공진기(320)의 제 1 유효 거리(A) 밖에 위치하지만, 제 2 공진기(330)의 제 2 유효 거리(B) 내에 위치하므로, 무선 전력 송신 장치(300)로부터 전력을 수신할 수 있게 된다.
도면에 도시되진 않았으나, 제 2 공진기(330)가 무선 전력 송신 장치(300)에 수직하게 거치되고, 제 1 공진기(320)를 무선 전력 송신 장치(300)로부터 소정 거리 이격된 위치에 배치시키는 경우에도 무선 전력 송신을 위한 유효 거리가 확장되는 효과를 얻을 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치(300)의 베이스 하우징(310), 베이스 하우징(310)과 분리 가능한 분리형 공진기(예: 제 1 공진기(320) 및/또는 제 2 공진기(330))를 구비할 수 있다. 그리고 사용자가 원하는 무선 충전 환경에 따라 상기 분리형 공진기(예: 제 1 공진기(320) 및/또는 제 2 공진기(330))를 베이스 하우징(310)에 결합하거나, 베이스 하우징(310)이 아닌 임의의 위치에 배치하여 무선 전력 충전 기능을 수행할 수 있다. 나아가 분리형 공진기(예: 제 1 공진기(320) 및/또는 제 2 공진기(330))의 적절한 배치를 이용하여 무선 전력 송신을 위한 유효 거리를 확장시키는 이점을 가질 수 있다.
도 3에서 전술한 바와 같이, 베이스 하우징(210)과 결합되어 있는 공진기(220)에 전자 장치(250)가 접근할 때, 공진기(220)의 임피던스 변화가 발생할 수 있지만, 도 18에 도시된 바와 같이 베이스 하우징(310)에 결합되어 있지 않은 공진기(예: 제 2 공진기(330)에 전자 장치(350)가 접근할 때도 공진기(예: 제 2 공진기(330))의 임피던스 변화가 발생할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(350)가 제 2 공진기(330) 주변에서 이동할 때, 전자 장치(350)의 이동함에 따른 제 2 공진기(330)의 임피던스 변화는 제 1 공진기(320)에 커플링되어 나타날 수 있다. 제 1 공진기(320)에는 이러한 임피던스 변화를 센싱하기 위한 적어도 하나의 센서(374)(예: 임피던스 센서)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 도면에 도시되진 않았으나, 제 2 공진기(330)에도 자체적으로, 임피던스 변화를 센싱하기 위한 적어도 하나의 센서(374)나 전력 증폭기(371)를 더 포함할 수도 있다. 이러한 임피던스 변화를 보상하기 위해 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(300)는 자성체 변위 제어 모듈(380)을 더 포함할 수 있다. 이하, 도 19 및 도 20의 실시예를 참조로, 임피던스 변화를 보상하기 위한 전력 송신 회로 및 전력 수신 회로의 구성에 대하여 상세히 살펴본다.
도 19는, 도 17의 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치 및 자성체 변위 제어 모듈의 블록도를 도시한다. 도 20는, 도 17의 실시예에 따른, 전력 송신 회로 및 전력 수신 회로의 상세 블록도를 도시한다.
도 19와 도 20을 함께 참조하면, 무선 전력 송신 장치(300)는, 전력 증폭기(171)(예: 도 2b의 전력 증폭기(171)), 매칭 회로(372)(예: 도 2b의 매칭 회로(172)), 제 1 송신 공진 회로(373)(예: 도 2b의 송신 공진 회로(173))를 포함하는 전력 송신부(301)를 포함할 수 있다. 제 1 송신 공진 회로(373)는 적어도 하나의 코일과 적어도 하나의 커패시터를 포함하는 것으로서 제 1 공진기(320)로 구현될 수 있다. 무선 전력 송신 장치(300)는 제 2 송신 공진 회로(376)를 더 포함할 수 있다. 제 2 송신 공진 회로(376) 또한 적어도 하나의 코일과 적어도 하나의 커패시터를 포함하는 것으로서 제 2 공진기(330)로 구현될 수 있다. 제 1 송신 공진 회로(373)에 교류 전력(또는 전류)이 인가되면, 제 1 송신 공진 회로(373)로부터 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장이 형성될 수 있으며, 제 2 송신 공진 회로(376)가 커플링되고, 제 2 송신 공진 회로(376) 주변에 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장에 의해 전자 장치(350)의 전력 수신 회로(예: 도 2a의 전력 수신 회로(159))로 전자기장 형태의 전력이 전송될 수 있다. 또한, 무선 전력 송신 장치(300)는 적어도 하나의 센서(374)와 프로세서(375)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(300)는 적어도 하나의 센서(374)를 통해 이하 후술하는 전력 증폭기(371)의 출력 임피던스, 및/또는 제 1 송신 공진 회로(373)의 입력 임피던스(예: 매칭 회로(372) 로부터 제 1 송신 공진 회로(373)로 입력되는 신호의 임피던스)를 측정할 수 있다. 적어도 하나의 센서(374)는 전자 장치(350)가 무선 전력 송신 장치(300) 주변에서 이동함에 따른 제 1 공진기(320)의 임피던스 변화를 측정할 수 있다. 이 결과 값은 프로세서(375)에 입력되고, 프로세서(375)가 자성체 변위 제어 모듈(380, 380')에 임피던스 변화를 보상할 수 있는 동작을 수행하도록 할 수 있다. 도 19에 도시된 실시예에서, 전력 증폭기(371), 매칭 회로(372), 적어도 하나의 센서(374), 및 프로세서(375)는 베이스 하우징(310) 내에 배치될 수 있다. 도 19에는 제 1 공진기(320) 또한 베이스 하우징(310)의 내부에 포함된 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제 1 송신 공진 회로(373)를 구성하는 제 1 공진기(320)는 베이스 하우징(310)과 서로 물리적으로 구분 및/또는 분리된 구성으로 형성될 수도 있다. 또한, 도 19에는 전력 증폭기(371) 및 적어도 하나의 센서(374)가 베이스 하우징(310)에 배치된 것이 도시되나, 제 1 공진기(320) 및 베이스 하우징(310)으로부터 분리 가능한 공진기(예: 제 2 공진기(330))에도 자체적으로 임피던스 변화를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서와 증폭기가 더 포함될 수도 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전력 송신부(301)는, 자성체 변위 제어 모듈(380, 380')과 통신(362)을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(300)는, 인-밴드(In-band) 방식 또는 아웃-오브-밴드(out-of-band) 방식에 따라 자성체 변위 제어 모듈(380, 380')과 통신을 수행할 수 있다. 도 18에는, 전력 송신부(301)가 아웃-오브-밴드(Out-of-band) 근거리 통신 모듈(예: BLE(bluetooth low energy) 근거리 통신 모듈)을 통해 자성체 변위 제어 모듈(380, 380')과 통신을 수행하는 실시예가 도시되나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 자성체 변위 제어 모듈(380, 380')은 프로세서(385)(예: MCU(micro controlling unit))를 포함하며, 전력 송신부(301)로부터 제공되는 임피던스 데이터에 기초하여 이 프로세서(385)를 통해 자성체 변위 모듈레이터(384)의 변위량을 제어할 수 있다. 자성체 변위 모듈레이터(384)는 프로세서(385)에서 수신된 명령에 기초하여 구동하는 구동부(383)에 의해 제 1 자성체 부분(381)과 제 2 자성체 부분(382) 간의 간격을 조절하여 제 2 공진기(330)의 임피던스를 변화하기 위한 동작(363)을 수행할 수 있다.
도 19를 참조하면, 자성체 변위 제어 모듈(380, 380')은 무선 전력 수신기(386)를 더 포함할 수 있다.
상술한 내용을 종합하면, 본 개시는 자성체 변위 제어 모듈(280, 380)을 포함하여 임피던스 변화를 보상할 수 있는 무선 전력 송신 장치(200, 300)를 제공할 수 있다. 이때 자성체 변위 제어 모듈(280, 380)은 상기 무선 전력 송신 장치(200, 300)의 전력 송력부(201, 301)와 독립적으로, 개별적으로, 및/또는 물리적으로 분리되어, 전력 송신기(201)의 인덕턴스를 변화시킬 수 있는 구성으로서 구비될 수 있다.
본 개시에 발명된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치 (예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 개시의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 개시의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 개시에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 개시에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", “A 또는 B 중 적어도 하나,”"A, B 또는 C," "A, B 및 C 중 적어도 하나,”및 “A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, “기능적으로” 또는 “통신적으로”라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, “커플드” 또는 “커넥티드”라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 개시에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시예에 따르면, 본 개시에 발명된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 공진기와 자성체 변위 제어 모듈을 포함하는 무선 전력 송신 장치(예: 도 13의 무선 전력 송신 장치(200))에 있어서, 상기 공진기(예: 도 13의 공진기(220))는 적어도 하나의 코일(예: 도 13의 적어도 하나의 코일(221))과 적어도 하나의 커패시터(예: 도 13의 적어도 하나의 커패시터(222))를 포함하고, 상기 자성체 변위 제어 모듈(예: 도 13의 자성체 변위 제어 모듈(280))은 제 1 자성체 부분(a first magnetic substance portion)(예: 도 13의 제 1 자성체 부분(281))과 제 2 자성체 부분(a second magnetic substance portion)(예: 도 13의 제 2 자성체 부분(282)), 상기 제 1 자성체 부분과 제 2 자성체 부분 사이의 간격(gap)을 조절하기 위한 모듈레이터(예: 도 15a 및 도 15b의 모듈레이터(284)); 및 상기 모듈레이터를 구동 시키기 위한 구동부(예: 도 13의 구동부(283))를 포함하고, 상기 자성체 변위 제어 모듈의 상기 제 1 자성체 부분과 상기 제 2 자성체 부분은 상기 적어도 하나의 코일의 적어도 일부분을 감싸도록 배치된 무선 전력 송신 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 공진기를 적어도 일부 지지하는 베이스 하우징(예: 도 14의 베이스 하우징(210))을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전력 증폭기(예: 도 16의 전력 증폭기(271)), 매칭 회로(예: 도 16의 매칭 회로(272) 및 송신 공진 회로(예: 도 16의 송신 공진 회로(273))를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 전력 증폭기의 출력 임피던스 및/또는 상기 송신 공진 회로의 입력 임피던스를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서(예: 도 16의 적어도 하나의 센서(274))를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 공진기는 내측에 중공부가 형성된 링 형상의 공진기일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 자성체 변위 제어 모듈에 있어서, 상기 제 1 자성체 부분은 상기 적어도 하나의 코일의 적어도 일부분과 고정적으로 연결되고, 상기 제 2 자성체 부분은 상기 모듈레이터와 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 공진기는 적어도 하나의 코일과 적어도 하나의 커패시터를 포함하는 제 1 공진기(예: 도 17 및 도 18의 제 1 공진기(320)); 및 적어도 하나의 코일과 적어도 하나의 커패시터를 포함하는 제 2 공진기(예: 도 17 및 도 18의 제 2 공진기(330))를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 공진기는 상기 제 1 공진기와 이격된 상태에서 커플링되어 전력을 송신할 수 있도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 공진기는, 상기 제 1 공진기를 지지하는 베이스 하우징을 더 포함하고, 상기 제 2 공진기는 상기 베이스 하우징으로부터 탈착 가능하게 마련될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수 개의 자성체 변위 제어 모듈(예: 도 13의 자성체 변위 제어 모듈(280, 280')을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 자성체 변위 제어 모듈은 상기 적어도 하나의 코일 주위에 형성된 자기력선의 방향과 적어도 일부 평행하고, 상기 제 1 자성체 부분을 상기 제 2 자성체 부분에 대하여 또는 상기 제 2 자성체 부분을 상기 제 1 자성체 부분에 대하여 이동 시킴으로써 간격을 조절할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 자성체 변위 제어 모듈에 의해 둘러싸인 코일 부분(예: 도 14의 제 2 코일(221b))은 상기 자성체 변위 제어 모듈에 의해 둘러싸이지 않은 코일 부분(예: 도 14의 제 1 코일(221a))과 상이한 단면 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 자성체 부분 및 상기 제 2 자성체 부분 중 적어도 하나는 '⊃'자 형태를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 자성체 변위 제어 모듈은 상기 공진기에 탈부착 가능하게 마련될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 자성체 변위 제어 모듈은 근거리 통신 모듈 및 프로세서(예: 도 16의 프로세서(285))를 더 포함하고, 상기 프로세서는 공진기의 임피던스 데이터에 기초하여 자성체 변위 모듈레이터의 변위량을 제어할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 공진기(예: 도 13의 공진기(220))의 임피던스 변화를 위한 자성체 변위 제어 모듈(예: 도 13의 자성체 변위 제어 모듈(280))에 있어서, 제 1 자성체 부분(예: 도 13의 제 1 자성체 부분(281)); 상기 제 1 자성체 부분과 결합 가능한 제 2 자성체 부분(예: 도 13의 제 2 자성체 부분(282)); 상기 제 1 자성체 부분과 제 2 자성체 부분 사이의 간격(gap)을 조절하기 위한 모듈레이터(예: 도 15a 및 도 15b의 모듈레이터(284)); 및 상기 모듈레이터를 구동 시키기 위한 구동부(예: 도 13의 구동부(283))를 포함하는 자성체 변위 제어 모듈을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 자성체 부분 및 상기 제 2 자성체 부분은 페라이트 재질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 자성체 부분 및 상기 제 2 자성체 부분 중 적어도 하나는 '⊃'자 형태를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 자성체 변위 제어 모듈은 상기 공진기에 탈부착 가능하게 마련될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 자성체 변위 제어 모듈은 근거리 통신 모듈 및 프로세서(예: 도 16의 프로세서(285)))를 더 포함하고, 상기 프로세서는 공진기의 임피던스 데이터에 기초하여 자성체 변위 모듈레이터의 변위량을 제어할 수 있다.
이상, 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

Claims (15)

  1. 공진기와 자성체 변위 제어 모듈을 포함하는 무선 전력 송신 장치에 있어서,
    상기 공진기는 적어도 하나의 코일과 적어도 하나의 커패시터를 포함하고,
    상기 자성체 변위 제어 모듈은 제 1 자성체 부분(a first magnetic substance portion)과 제 2 자성체 부분(a second magnetic substance portion), 상기 제 1 자성체 부분과 제 2 자성체 부분 사이의 간격(gap)을 조절하기 위한 모듈레이터; 및 상기 모듈레이터를 구동 시키기 위한 구동부를 포함하고,
    상기 자성체 변위 제어 모듈의 상기 제 1 자성체 부분과 상기 제 2 자성체 부분은 상기 적어도 하나의 코일의 적어도 일부분을 감싸도록 배치된 무선 전력 송신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공진기를 적어도 일부 지지하는 베이스 하우징을 더 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    전력 증폭기, 매칭 회로 및 송신 공진 회로를 더 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 증폭기의 출력 임피던스 및/또는 상기 송신 공진 회로의 입력 임피던스를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서를 더 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 공진기는 내측에 중공부가 형성된 링 형상의 공진기인 무선 전력 송신 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성체 변위 제어 모듈에 있어서, 상기 제 1 자성체 부분은 상기 적어도 하나의 코일의 적어도 일부분과 고정적으로 연결되고, 상기 제 2 자성체 부분은 상기 모듈레이터와 연결되는 무선 전력 송신 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 공진기는 적어도 하나의 코일과 적어도 하나의 커패시터를 포함하는 제 1 공진기; 및
    적어도 하나의 코일과 적어도 하나의 커패시터를 포함하는 제 2 공진기를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 공진기는 상기 제 1 공진기와 이격된 상태에서 커플링되어 전력을 송신할 수 있도록 구성된 무선 전력 송신 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 공진기는, 상기 제 1 공진기를 지지하는 베이스 하우징을 더 포함하고, 상기 제 2 공진기는 상기 베이스 하우징으로부터 탈착 가능하게 마련되는 무선 전력 송신 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성체 변위 제어 모듈은 상기 적어도 하나의 코일 주위에 형성된 자기력선의 방향과 적어도 일부 평행하고, 상기 제 1 자성체 부분을 상기 제 2 자성체 부분에 대하여 또는 상기 제 2 자성체 부분을 상기 제 1 자성체 부분에 대하여 이동 시킴으로써 간격을 조절하는 무선 전력 송신 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 자성체 부분 및 상기 제 2 자성체 부분 중 적어도 하나는 '⊃'자 형태를 갖는 무선 전력 송신 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    자성체 변위 제어 모듈은 상기 공진기에 탈부착 가능하게 마련되는 무선 전력 송신 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    자성체 변위 제어 모듈은 근거리 통신 모듈 및 프로세서를 더 포함하고, 상기 프로세서는 공진기의 임피던스 데이터에 기초하여 자성체 변위 모듈레이터의 변위량을 제어하는 무선 전력 송신 장치.
  14. 공진기의 임피던스 변화를 위한 자성체 변위 제어 모듈에 있어서,
    제 1 자성체 부분;
    상기 제 1 자성체 부분과 결합 가능한 제 2 자성체 부분;
    상기 제 1 자성체 부분과 제 2 자성체 부분 사이의 간격(gap)을 조절하기 위한 모듈레이터; 및
    상기 모듈레이터를 구동 시키기 위한 구동부를 포함하는 자성체 변위 제어 모듈.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 자성체 부분 및 상기 제 2 자성체 부분은 페라이트 재질을 포함하는 자성체 변위 제어 모듈.
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