KR101327049B1 - 무선 전력 수신 장치 및 이를 이용한 무선 충전 시스템 - Google Patents

무선 전력 수신 장치 및 이를 이용한 무선 충전 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101327049B1
KR101327049B1 KR1020110095977A KR20110095977A KR101327049B1 KR 101327049 B1 KR101327049 B1 KR 101327049B1 KR 1020110095977 A KR1020110095977 A KR 1020110095977A KR 20110095977 A KR20110095977 A KR 20110095977A KR 101327049 B1 KR101327049 B1 KR 101327049B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
wireless
transmission
charging system
reception
Prior art date
Application number
KR1020110095977A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130032208A (ko
Inventor
원도현
이기민
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020110095977A priority Critical patent/KR101327049B1/ko
Priority to US14/346,901 priority patent/US20140210407A1/en
Priority to PCT/KR2012/005867 priority patent/WO2013042866A1/en
Publication of KR20130032208A publication Critical patent/KR20130032208A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101327049B1 publication Critical patent/KR101327049B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—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
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/00032—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by data exchange
    • H02J7/00034—Charger exchanging data with an electronic device, i.e. telephone, whose internal battery is under charge
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

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

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 장치는 유도코일 및 공진코일을 포함하며, 상기 무선전력 장치의 동작 모드에 따라 전력을 송/수신하는 송수신 코일부; 상기 송수신 코일부로부터 제공된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 충전하고, 상기 충전된 직류 전력을 부하로 제공하는 충전부; 상기 충전부로부터 수신된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 수신 코일부로 제공하는 전송부; 및 상기 수신 장치의 동작 모드를 결정하고, 상기 동작 모드에 따라 경로 전환을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

무선 전력 수신 장치 및 이를 이용한 무선 충전 시스템{A WIRELESS POWER RECEPTION APPARATUS AND A WIRELESS CHARGING SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 특히 자기 공진 현상을 이용하여 에너지를 효율적으로 송/수신하는 무선 전력 수신 장치 및 이를 이용한 무선 충전 시스템에 관한 것이다.
무선으로 전기 에너지를 원하는 기기로 전달하는 무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오 파(radio wave)나 레이저(laser)와 같은 전자기파를 방사해서 전기 에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동 칫솔이나 일부 무선 면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다. 현재까지 무선 방식에 의한 에너지 전달 방식은 자기 유도, 자기 공진 및 단파장 무선 주파수를 이용한 원거리 송신 기술 등이 있다.
최근에 이슈가 되고 있는 단거리 무선 전력 전송 기술의 응용 분야를 보면, 건물 내에 무선 전력 송신 장치를 설치하고, 건물 내부에서 사용자가 휴대폰이나 노트북 등과 같은 모바일 기기 내에 무선 전력 수신 장치를 사용하면 별도의 전원 케이블을 연결하지 않아도 계속해서 충전이 수행되는 경우가 대표적이다.
그런데, 종래의 무선 전력 수신 장치는 송신 장치로부터 전력을 수신만 하고, 내부에 저장된 전력을 다른 수신 장치로 전송하지 못하는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안이 절실히 요구된다.
이와 관련한 선행특허문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2011-0103296호(발명의 명칭: 전자 기기의 무선 충전 방법 및 장치)가 있다.
본 발명은 자기 공진 현상을 이용하여 에너지를 송수신하는 무선 전력 수신 장치 및 그 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 양 방향 무선 전력 전송을 이용하여 수신 장치 간에 전력을 공유하는 무선 전력 수신 장치 및 그 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 양 방향 무선 전력 전송 기능을 갖는 무선 전력 수신 장치를 이용하여 지역 별 에너지 편차를 감소하는 무선 충전 시스템 및 그 방법을 제공한다.
본 발명은 유도코일 및 공진코일을 포함하며, 상기 무선전력 장치의 동작 모드에 따라 전력을 송/수신하는 송수신 코일부; 상기 송수신 코일부로부터 제공된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 충전하고, 상기 충전된 직류 전력을 부하로 제공하는 충전부; 상기 충전부로부터 수신된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 수신 코일부로 제공하는 전송부; 및 상기 수신 장치의 동작 모드를 결정하고, 상기 동작 모드에 따라 경로 전환을 제어하는 제어부를 포함하는 무선 전력 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 무선 전력 장치의 동작 모드를 결정하는 단계; 상기 동작 모드에 따라 송신 장치로부터 수신된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하고, 상기 변환된 직류 전력을 배터리에 충전하는 단계; 및 상기 동작 모드에 따라 배터리에 저장된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하고, 상기 변환된 교류 전력을 인접한 다른 수신 장치로 전송하는 단계를 포함하는 무선 전력 송수신 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 송신 장치로부터 전력을 수신하거나, 인접한 다른 수신 장치로 전력을 전송하는 복수의 수신 장치들; 자신이 관할하고 있는 영역 내에 존재하는 복수의 수신 장치들에게 무선 전력을 제공하고, 상기 복수의 수신 장치들과 인 밴드(In-band) 통신을 통해 상기 수신 장치들의 배터리 상태를 확인하는 복수의 전력 AP(Access Point)들; 및 상기 복수의 수신 장치들의 배터리 상태를 기반으로, 상기 복수의 전력 AP들이 상기 복수의 수신 장치들로 무선 전력을 전송하는 것을 제어하는 전력 관리 서버를 포함하는 무선 충전 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 전력 수신 장치는 송신 장치로부터 전력을 수신할 뿐만 아니라 다른 수신 장치로 전력을 전송함으로써, 수신 장치 간에 무선 전력을 효율적으로 공유할 수 있다.
또한, 본 발명은 양 방향 무선 전력 전송 기능을 갖는 수신 장치를 이용함으로써, 지역 별 에너지 편차를 감소할 있고, 전력 운용을 효율적으로 수행할 수 있다.
한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 코일부의 등가 회로도;
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 등가 회로도;
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 수신 장치의 등가 회로도;
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무선 전력 수신 장치의 구성도;
도 6은 도 5의 무선 전력 수신 장치가 가변 캐패시터를 포함하는 구성을 나타낸 도면;
도 7은 양 방향 무선 전력 전송 기능을 갖는 전기 자동차를 이용하여 지역 별 에너지 편차를 감소하는 무선 충전 시스템의 일 시나리오를 나타낸 도면;
도 8은 회사/공공기관 내의 전력 운용을 효율적으로 관리하기 위한 무선 충전 시스템의 구성도.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대해 첨부된 도면들을 참조하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 무선 전력 전송 시스템은 전력 소스(10), 전력 송신부(20), 전력 수신부(30), 정류 회로(40) 및 부하(50)를 포함한다.
전력 소스(10)에서 생성된 전력은 전력 송신부(20)로 전달되고, 자기 공진 현상에 의해 전력 송신부(20)와 공진을 이루는 즉, 공진 주파수 값이 동일한 전력 수신부(30)로 전달된다. 전력 수신부(30)로 전달된 전력은 정류 회로(40)를 거쳐 부하(50)로 전달된다. 이때, 상기 부하(50)는 충전지 또는 기타 전력을 필요로 하는 임의의 장치일 수 있다.
좀 더 구체적으로, 전력 소스(10)는 소정의 주파수를 갖는 교류 전력을 제공하는 교류 전력 소스이다.
전력 송신부(20)는 송신 코일부(21)와 송신 공진 코일부(22)로 구성된다. 송신 코일부(21)는 전력 소스(10)와 연결되며, 교류 전류가 흐르게 된다. 송신 코일부(21)에 교류 전류가 흐르면, 전자기 유도에 의해 물리적으로 이격되어 있는 송신 공진 코일부(22)에도 교류 전류가 유도된다. 송신 공진 코일부(22)로 전달된 전력은 자기 공진에 의해 전력 송신부(20)와 공진 회로를 이루는 전력 수신부(30)로 전달된다.
자기 공진에 의한 전력 전송은 임피던스가 매칭된 2개의 LC 회로 간에 전력이 전송되는 현상으로써, 전자기 유도에 의한 전력 전송보다 먼 거리까지 높은 효율로 전력을 전달할 수 있다.
전력 수신부(30)는 수신 공진 코일부(31)과 수신 코일부(32)로 구성된다. 송신 공진 코일부(22)에 의해 송신된 전력은 수신 공진 코일부(31)에 의해 수신되어 수신 공진 코일부(31)에 교류 전류가 흐르게 된다. 수신 공진 코일부(31)로 전달된 전력은 전자기 유도에 의해 수신 코일부(32)로 전달된다. 수신 코일부(32)로 전달된 전력은 정류 회로(40)를 통해 정류되어 부하(50)로 전달된다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 송신 코일부(21)의 등가 회로이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 송신 코일부(21)는 인덕터(L1)와 캐패시터(C1)로 구성될 수 있으며, 이들에 의해 적절한 인덕턴스와 캐패시턴스 값을 갖는 회로를 구성하게 된다.
상기 캐패시터(C1)는 고정 캐패시터 또는 가변 캐패시터일 수 있다. 상기 캐패시터(C1)가 가변 캐패시터인 경우, 전력 송신부(20)는 가변 캐패시터를 조절하여 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 한편, 송신 공진 코일부(22), 수신 공진 코일부(31), 수신 코일부(32)의 등가 회로도 도 2에 도시된 것과 동일할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 등가 회로이다.
도 3을 참조하면, 무선 전력 송신 장치는 전력 소스(10)와 전력 송신부(20)를 포함하고, 상기 전력 송신부(20)는 송신 코일부(21) 및 송신 공진 코일부(22)를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 송신 코일부(21)와 송신 공진 코일부(22)는 각각 소정 인덕턴스 값과 캐패시턴스 값을 갖는 인덕터(L1, L2)와 캐패시터(C1, C2)로 구성될 수 있다.
특히, 송신 공진 코일부(22)의 캐패시터(C2)는 가변 캐패시터일 수 있으며, 전력 송신부(20)는 상기 가변 캐패시터를 조절하여 자기 공진을 위한 공진 주파수 값을 조절할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 수신 장치의 등가 회로이다.
도 4를 참조하면, 무선 전력 수신 장치는 전력 수신부(30), 정류 회로(40) 및 부하(50)를 포함하고, 상기 전력 수신부(30)는 수신 공진 코일부(31) 및 수신 코일부(32)를 포함한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 수신 공진 코일부(31)와 수신 코일부(32)는 각각 소정 인덕턴스 값과 캐패시턴스 값을 갖는 인덕터(L3, L4)와 캐패시터(C3, C4)로 구성될 수 있다.
정류 회로(40)는 다이오드(D1)와 평활 캐패시터(C5)로 구성될 수 있으며, 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 출력한다. 부하(50)는 1.3V의 직류 전원으로 표시되어 있으나, 직류 전력을 필요로 하는 임의의 충전지 또는 장치일 수 있다.
한편, 이하 본 발명의 제1 실시 예에서는, 양 방향 무선 전력 전송을 이용하여 수신 장치 간에 전력을 공유하는 무선 전력 수신 장치 및 그 방법에 대해 설명한다.
제1 실시 예
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무선 전력 수신 장치의 구성도를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 무선 전력 수신 장치(60)는 수신 공진 코일부(61), 수신 코일부(62), 충전부(63), 전송부(66), 부하(69), 제어부(70) 및 스위치 부(71)를 포함한다.
무선 전력 수신 장치(60)는 제어부(70)의 제어에 따라 수신 모드 또는 전송 모드 중 어느 하나의 모드로 동작할 수 있다. 즉, 수신 장치의 동작 모드가 수신 모드인 경우, 무선 전력 수신 장치(60)는 송신 장치로부터 전력을 수신하여 자신의 고유한 기능을 수행하게 된다. 반면, 상기 수신 장치의 동작 모드가 전송 모드인 경우, 무선 전력 수신 장치(60)는 내부에 저장된 전력을 다른 수신 장치로 전송하게 된다.
수신 공진 코일부(61) 및 수신 코일부(62)는 자기 공진 현상을 통해 전력을 수신하거나 전송하는 역할을 수행한다.
가령, 수신 장치의 동작 모드가 수신 모드인 경우, 상기 수신 공진 코일부(61) 및 수신 코일부(62)는 송신 장치로부터 전송된 전력을 수신하여 충전부(63)로 제공하는 역할을 수행한다.
또한, 수신 장치의 동작 모드가 송신 모드인 경우, 상기 수신 공진 코일부(61) 및 수신 코일부(62)는 내부에 저장된 전력을 다른 수신 장치로 전송하는 역할을 수행한다. 이때, 상기 수신 공진 코일부(61) 및 수신 코일부(62)는 송신 공진 코일부 및 송신 코일부와 동일한 동작을 수행하게 된다.
상기 수신 공진 코일부(61)는 가변 캐패시터를 더 포함할 수 있다. 가령, 도 6에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신 장치(60)는 제어부(70)의 제어에 따라, 가변 캐패시터를 조절하여 자체 공진 주파수를 변경할 수 있다.
충전부(63)는 정류 회로(64) 및 배터리(65)를 포함하며, 수신 코일부(62)로부터 제공된 교류 전력을 직류 전력으로 변화하여 충전하는 역할을 수행한다.
좀 더 구체적으로, 상기 정류 회로(64)는 다이오드와 평활 캐패시터로 구성될 수 있으며, 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 출력한다. 그리고, 배터리(65)는 상기 정류 회로(64)에서 제공된 직류 전력을 저장한다.
부하(69)는 상기 충전부(63)로부터 전원을 제공받아, 수신 장치 고유의 기능을 수행한다. 이때, 상기 부하(69)는 수신 장치의 종류에 따라 가변될 수 있으며, 이를 제한하지는 않는다.
전송부(66)는 인버터(68) 및 전력 증폭기(67)를 포함하며, 상기 충전부(63)로부터 제공받은 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 수신 코일부(62)로 제공하는 역할을 수행한다.
좀 더 구체적으로, 상기 인버터(68)는 상기 충전부(63)로부터 제공된 직류 전력을 교류 전력으로 변환한다. 그리고, 상기 전력 증폭기(67)는 상기 변환된 교류 전력을 증폭하여 수신 코일부(62)로 제공한다.
스위치 부(71)는 무선 전력 수신 장치의 동작 모드에 따라 경로를 전환하는 역할을 수행한다. 가령, 수신 장치의 동작 모드가 수신 모드인 경우, 상기 스위치 부(71)는 수신 코일부(62)와 충전부(63)를 연결하고, 수신 코일부(62)와 전송부(66)를 개방한다. 반면, 수신 장치의 동작 모드가 전송 모드인 경우, 상기 스위치 부(71)는 수신 코일부(62)와 전송부(66)가 연결하고, 수신 코일부(62)와 충전부(63)를 개방한다.
제어부(70)는 무선 전력 수신 장치(60)의 전반적인 동작을 제어한다. 또한, 상기 제어부(70)는 수신 장치의 동작 모드에 따라 상기 스위치 부(71)의 동작을 제어하게 된다.
이때, 상기 제어부(70)는 충전부(63)에 저장된 전력량, 근처에 송신 장치 및 다른 수신 장치들이 존재하는지 여부 등에 따라 수신 장치의 동작 모드를 결정할 수 있다.
가령, 무선 전력 수신 장치(60) 내부에 저장된 전력의 양이 미리 결정된 임계값 보다 작은 경우, 상기 제어부(70)는 자신의 동작 모드를 수신 모드로 전환할 수 있다. 이때, 상기 제어부(70)는 자신의 동작 모드를 수신 모드로 전환하기 전에, 주변에 송신 장치가 존재하는지 여부를 확인할 수도 있다.
또한, 무선 전력 수신 장치(60) 내부에 저장된 전력의 양이 미리 결정된 임계값 보다 많은 경우, 상기 제어부(70)는 자신의 동작 모드를 전송 모드로 전환할 수 있다. 이때, 상기 제어부(70)는 전송 모드로 전환하기 전에, 주변에 다른 수신 장치들이 존재하는지 여부를 확인할 수도 있다.
또한, 상기 제어부(70)는 수신 공진 코일부(61)의 가변 캐패시터(72)를 조절하여, 수신 장치의 공진 주파수를 변경할 수 있게 된다. 이를 통해, 상기 제어부(70)는 인접한 수신 장치의 공진 주파수와 동일한 공진 주파수를 갖도록 제어할 수 있다.
이하, 무선 전력 수신 장치(60)가 수신 모드 또는 전송 모드인 경우, 해당 무선 전력 수신 장치의 동작에 대해 간략히 설명하도록 한다.
먼저, 수신 장치의 동작 모드가 수신 모드인 경우, 송신 장치에 의해 전송된 전력은 수신 공진 코일부(61)에 의해 수신되어 해당 수신 공진 코일부(61)에 교류 전류가 흐르게 된다. 그리고, 상기 수신 공진 코일부(61)로 전달된 전력은 전자기 유도에 의해 수신 코일부(62)로 전달된다.
상기 수신 코일부(62)에서 제공된 교류 전력은 정류 회로(64)를 통해 직류 전력으로 변환된다. 그리고, 상기 변환된 직류 전력은 배터리(65)에 저장된다.
상기 배터리(65)에 저장된 전력은 부하(69)로 제공되어, 수신 장치의 고유 동작을 수행하도록 한다.
한편, 수신 장치의 동작 모드가 송신 모드인 경우, 상기 배터리(65)에 저장된 전력은 전송부(66)로 제공된다. 즉, 상기 전송부(66)로 제공된 직류 전력은 인버터(68)를 통해 교류 전력으로 변환된다. 그리고, 상기 변환된 교류 전력은 전력 증폭기를 통해 증폭되어 수신 코일부(62)로 제공된다.
상기 수신 코일부(62)는 전자기 유도에 의해 물리적으로 이격되어 있는 수신 공진 코일부(61)로 교류 전류를 유도한다. 그리고, 수신 공진 코일부(61)로 전달된 전력은 자기 공진에 의해 자신과 공진 회로를 이루는 다른 수신 장치로 전송된다.
상술한 바와 같이, 무선 전력 수신 장치(60)는 송신 장치로부터 전력을 수신할 뿐만 아니라 다른 수신 장치로 전력을 전송함으로써, 수신 장치 간에 무선 전력을 효율적으로 공유할 수 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시 예에서는, 양 방향 무선 전력 전송 기능을 갖는 무선 전력 수신 장치를 이용하여 지역 별 에너지 편차를 감소하는 무선 충전 시스템 및 그 방법에 대해 설명한다.
제2 실시 예
도 7은 양 방향 무선 전력 전송 기능을 갖는 전기 자동차를 이용하여 지역 별 에너지 편차를 감소하는 무선 충전 시스템의 일 시나리오를 나타낸다. 이때, 상기 전기 자동차는 양 방향 무선 전력 전송 기능을 구비하고 있어, 에너지를 송수신하게 된다.
도 7(a)을 참조하면, 도시 외곽에 거주하는 사람은 전기 요금이 저렴한 시간 대, 즉 심야 시간에 전기 자동차를 충전하거나, 가정 내의 태양광, 풍력 발전 등과 같은 저렴한 신 재생 에너지를 이용하여 전기 자동차를 충전하게 된다. 이때, 상기 전기 자동차는 가정 내에 구비된 무선 전력 송신 장치로부터 에너지를 수신하게 된다.
도 7(b)를 참조하면, 도심 외곽에 거주하는 사람은 도심 지역에 위치하는 회사/공공기관에 출근하여, 전기 자동차를 주차장에 주차하게 된다. 이때, 상기 전기 자동차는 회사/공공기관 내 무선 전력 전송이 가능한 공간에 주차하게 된다.
회사/공공기관은 전기 요금이 비싼 시간 대에 주차된 전기 자동차로부터 전력을 지원받아 사용하고, 전기 요금이 싼 시간 대에 상기 전기 자동차를 다시 충전함으로써, 전력 사용비를 절약할 수 있다.
가령, 회사/공공기관의 전력 관리 서버는 전기 요금이 비싼 시간 대에 주차된 전기 자동차에 무선 전력 전송을 요청한다. 그러면, 주차장에 주차된 전기 자동차는 건물 내에 구비된 전력 충전부로 전력을 제공한다. 이는 상기 전기 자동차가 무선 전력을 수신하는 기능뿐만 아니라 무선 전력을 전송하는 기능을 구비하고 있기 때문이다.
이후, 전기 요금이 비교적 싼 퇴근 시간 대에, 상기 전기 자동차는 회사 내에 구비된 전력 송신부로부터 전력을 수신하게 된다. 이때, 회사/공공기관은 상기 전기 자동차로부터 공급받은 전력의 양을 계산하여 해당 전력을 다시 제공하거나, 별도의 전기 요금을 정산하여 운전자에게 지불할 수도 있다.
이처럼, 양 방향 무선 전력 전송 기능을 갖는 전기 자동차를 이용하여 무선 전력을 교환함으로써, 도심 외곽 지역과 도심 지역 간에 존재하는 에너지 편차를 감소할 수 있다.
도 8은 회사/공공기관 내의 전력 운용을 효율적으로 관리하기 위한 무선 충전 시스템을 나타낸다.
무선 충전 시스템(80)은 전력 관리 서버(81), 복수의 전력 APs(Access Point, 82), 복수의 수신 장치들(83), 전력 충전부(84) 및 전력 전송부(85)를 포함한다. 이때, 상기 복수의 수신 장치들(83)은 무선 전력을 수신할 수 있는 장치이고, 상기 전력 AP(82)는 무선 전력 송신 장치를 포함하고 있음을 가정한다.
전력 관리 서버(81)는 회사/공공기관 내의 전력 운용에 관한 전반적인 동작을 제어하는 역할을 수행한다. 가령, 상기 전력 관리 서버(81)는 복수의 전력 APs(82), 전력 충전부(84) 및 전력 전송부(85)를 각각 제어함으로써, 회사/공공기관 내에서 소비되는 전력을 경제적으로 운용할 수 있도록 한다.
복수의 전력 AP들(82)은 자신이 관할하고 있는 영역 내에 존재하는 복수의 수신 장치들(83)에 무선 전력을 제공한다. 또한, 상기 복수의 전력 AP들(82)은 복수의 수신 장치들(83)과의 인 밴드(In-band) 통신을 통해 상기 수신 장치들의 배터리 상태를 확인할 수 있다.
한편, 상기 복수의 전력 AP들(82)은 전기 요금이 비싼 시간 대에, 회사/공공기관 내부의 전력 사용을 최대한 제한할 필요가 있다. 따라서, 상기 복수의 전력 AP들(82)은 상기 전력 관리 서버(81)의 제어에 따라, 상기 수신 장치들의 배터리 상태를 기반으로 무선 전력 전송을 제어할 수 있다. 가령, 상기 복수의 전력 AP들(82)은 배터리 잔량이 적은 수신 장치들에게 무선 전력을 전송하고, 배터리 잔량이 많은 수신 장치들에게 무선 전력 전송을 중지할 수 있다.
상기 복수의 수신 장치들(83)은 상기 복수의 전력 AP들(82)로부터 무선 전력을 수신한다. 한편, 상기 복수의 수신 장치들(83)은 양 방향 무선 전력 전송 기능을 구비할 수 있다. 이때, 상기 복수의 수신 장치들은 상호 간에 무선 전력을 공유할 수 있다. 이러한 복수의 수신 장치들(83)은 노트북, 휴대폰등과 같은 전자 장치들을 포함한다.
전력 충전부(84)는 외부 장치로부터 전기 요금이 저렴한 전력을 저장하는 역할을 수행한다. 가령, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 전력 충전부(84)는 전기 요금이 싼 시간 대에 충전된 전기 자동차로부터 전력을 제공받아 충전하게 된다.
상기 전력 충전부(84)는 상기 전력 관리 서버의 제어에 따라, 전기 요금이 비싼 시간 대에 회사/공공기관의 운용을 위한 전력을 제공하게 된다.
전력 전송부(85)는 전기 요금이 싼 시간 대에 외부 장치로 전력을 전송하는 역할을 수행한다. 가령, 도 7에 도시된 바와 같이, 전기 요금이 싼 퇴근 시간 대에, 상기 전력 전송부(85)는 전력을 제공받은 전기 자동차에 전력을 무선으로 충전하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 충전 시스템은 양 방향 무선 전력 전송 기능을 갖는 수신 장치들을 이용하여 회사/공공기관 내의 전력 사용을 경제적으로 운용할 수 있도록 한다.
한편 이상에서는 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10 : 전력 20 : 전력 송신부
21 : 송신 코일부 22 : 송신 공진 코일부
30 : 전력 수신부 31 : 수신 공진 코일부
32 : 수신 코일부 40 : 정류회로
50 : 부하 60 : 무선 전력 수신 장치

Claims (24)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 복수의 무선전력 송수신 장치;
    자신이 관할하고 있는 영역 내에 존재하는 무선전력 송수신장치와 전력을 무선으로 송수신하는 복수의 전력 AP(Access Point);
    전력 요금 또는 전력 사용 시간을 기반으로,
    상기 복수의 전력 AP와 상기 무선전력 송수신장치 간의 전력 송수신을 제어하는 전력 관리 서버를 포함하는
    무선충전 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 무선전력 송수신 장치는,
    상기 무선전력 송수신 장치의 동작 모드가 송신 모드인지 수신 모드인지 여부에 따라 상기 전력 AP와 무선으로 전력을 송신 또는 수신하는 코일부;
    상기 코일부를 통해 전력을 전달받아 배터리를 충전하는 제1 전력 충전부;
    상기 코일부를 통해 상기 배터리에 저장된 전력을 송신하는 제1 전력 전송부; 및
    상기 동작 모드에 따라 상기 제1 전력 충전부 또는 상기 제1 전력 전송부 중 어느 하나를 상기 코일부와 연결시키는 스위치부를 포함하는
    무선충전 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 무선전력 송수신 장치는,
    상기 배터리에 저장된 전력량에 따라 상기 동작 모드를 결정하는 무선충전 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 무선전력 송수신 장치는,
    상기 배터리에 저장된 전력량이 기 설정된 임계 값보다 작은 경우, 상기 동작모드를 상기 수신 모드로 전환시키고,
    상기 스위치부는
    상기 전환된 수신 모드에 따라 상기 코일부를 상기 제1 전력 충전부와 연결시키는
    무선충전시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 무선전력 송수신 장치는,
    상기 배터리에 저장된 전력량이 기 설정된 임계 값보다 큰 경우, 상기 동작모드를 상기 송신 모드로 전환시키고,
    상기 스위치부는
    상기 전환된 송신 모드에 따라 상기 코일부를 상기 제1 전력 전송부와 연결시키는
    무선충전시스템.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 무선전력 송수신 장치와 상기 복수의 전력 AP는 공진을 이용하여 무선으로 전력을 송수신하는 무선충전시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 AP는 인 밴드(In-band) 통신을 통해 상기 무선전력 송수신장치의 배터리 상태를 확인하는 무선충전시스템.
  20. 제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    전력 요금이 비싼 시간 대에, 상기 무선전력 송수신 장치로부터 전달된 전력을 저장하는 제2 전력 충전부를 더 포함하는 무선충전 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    전력 요금이 저렴한 시간 대에, 상기 무선전력 송수신 장치로 전력을 제공하는 제2 전력 전송부를 더 포함하는 무선충전 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 무선전력 송수신장치는 전기 자동차인 것을 특징으로 하는 무선충전 시스템.
  23. 제13항에 있어서,
    상기 전력 관리 서버는
    상기 전력 요금 및 상기 전력 사용 시간을 기반으로 상기 복수의 전력 AP와 상기 무선전력 송수신장치 간의 전력 송수신을 제어하는
    무선충전 시스템.
  24. 제13항에 있어서,
    상기 전력 관리 서버는
    상기 무선전력 송수신장치의 배터리 상태에 따라 전력을 송신할지 수신할지 여부를 결정하는
    무선충전 시스템.
KR1020110095977A 2011-09-22 2011-09-22 무선 전력 수신 장치 및 이를 이용한 무선 충전 시스템 KR101327049B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110095977A KR101327049B1 (ko) 2011-09-22 2011-09-22 무선 전력 수신 장치 및 이를 이용한 무선 충전 시스템
US14/346,901 US20140210407A1 (en) 2011-09-22 2012-07-23 Wireless power apparatus, wireless charging system using the same, and power transceiving method
PCT/KR2012/005867 WO2013042866A1 (en) 2011-09-22 2012-07-23 Wirless power apparatus, wireless charging system using the same, and power transceiving method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110095977A KR101327049B1 (ko) 2011-09-22 2011-09-22 무선 전력 수신 장치 및 이를 이용한 무선 충전 시스템

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120141934A Division KR20130032293A (ko) 2012-12-07 2012-12-07 무선 전력 수신 장치 및 이를 이용한 무선 충전 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130032208A KR20130032208A (ko) 2013-04-01
KR101327049B1 true KR101327049B1 (ko) 2013-11-20

Family

ID=47914595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110095977A KR101327049B1 (ko) 2011-09-22 2011-09-22 무선 전력 수신 장치 및 이를 이용한 무선 충전 시스템

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20140210407A1 (ko)
KR (1) KR101327049B1 (ko)
WO (1) WO2013042866A1 (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102000513B1 (ko) * 2013-04-16 2019-07-17 삼성전자주식회사 동작 모드의 스위칭이 가능한 코일을 포함하는 청각 기기
US9514421B2 (en) * 2014-03-10 2016-12-06 Regal Beloit America, Inc. System and method for decommissioning a motor
KR102332621B1 (ko) * 2014-11-21 2021-12-01 삼성전자주식회사 신호 송수신 회로 및 이를 포함하는 전자 장치
US9711972B2 (en) * 2015-03-27 2017-07-18 Qualcomm Incorporated Auxiliary receiver coil to adjust receiver voltage and reactance
US9935501B2 (en) 2015-04-10 2018-04-03 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Wireless power transmitting and receiving device, apparatus including the same, and method
US9479903B2 (en) * 2015-05-23 2016-10-25 Suliman ALBASHEIR Methods and systems for monitoring moving UE/vehicle speed in wireless networks
KR102513732B1 (ko) * 2016-02-02 2023-03-27 삼성전자 주식회사 전자 장치 및 전자 장치의 무선 전력 송수신 제어 방법
KR102484416B1 (ko) 2017-10-25 2023-01-04 삼성전자주식회사 무선 전력 전송을 위한 코일 장치
CN108494111A (zh) * 2018-04-20 2018-09-04 广东工业大学 一种移动设备及移动设备无线充电方法
KR20200101175A (ko) 2019-02-19 2020-08-27 삼성전자주식회사 외부 장치를 무선 충전하기 위한 전자 장치
EP3793090A1 (de) * 2019-09-12 2021-03-17 Zollner Elektronik AG Kondensatoreinheit mit variabler kapazität, insbesondere für eine induktionsvorrichtung zum laden von kraftfahrzeugen
KR102588936B1 (ko) * 2021-06-23 2023-10-16 주식회사 이엠텍 무선 충전 가능한 에어로졸 발생장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070017804A (ko) * 2005-08-08 2007-02-13 (주)제이씨 프로텍 소형ㆍ경량의 무선 전력 송수신 장치
KR100971748B1 (ko) * 2007-11-30 2010-07-22 정춘길 근거리 무선 전력전송 시스템
KR20110051272A (ko) * 2008-09-02 2011-05-17 퀄컴 인코포레이티드 양방향 무선 전력 송신

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005143181A (ja) * 2003-11-05 2005-06-02 Seiko Epson Corp 非接触電力伝送装置
US8019445B2 (en) * 2004-06-15 2011-09-13 Intelligent Generation Llc Method and apparatus for optimization of distributed generation
DE102005005812A1 (de) * 2005-02-09 2006-08-17 Atmel Germany Gmbh Schaltungsanordnung und Verfahren zur Spannungsversorgung eines Transponders
KR100736053B1 (ko) * 2005-10-24 2007-07-06 삼성전자주식회사 유도 방식에 의해 무선으로 전원을 공유하는 장치 및 방법
US7830113B2 (en) * 2006-11-28 2010-11-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device, communication system, and method of charging the semiconductor device
US8030888B2 (en) * 2007-08-13 2011-10-04 Pandya Ravi A Wireless charging system for vehicles
JP5075741B2 (ja) * 2008-06-02 2012-11-21 パナソニック株式会社 不均衡判定回路、電源装置、及び不均衡判定方法
US8103391B2 (en) * 2008-08-19 2012-01-24 International Business Machines Corporation System for detecting interrupt conditions during an electric vehicle charging process
US8069100B2 (en) * 2009-01-06 2011-11-29 Access Business Group International Llc Metered delivery of wireless power
US9136914B2 (en) * 2009-01-22 2015-09-15 Qualcomm Incorporated Impedance change detection in wireless power transmission
JP5365306B2 (ja) * 2009-03-31 2013-12-11 富士通株式会社 無線電力供給システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070017804A (ko) * 2005-08-08 2007-02-13 (주)제이씨 프로텍 소형ㆍ경량의 무선 전력 송수신 장치
KR100971748B1 (ko) * 2007-11-30 2010-07-22 정춘길 근거리 무선 전력전송 시스템
KR20110051272A (ko) * 2008-09-02 2011-05-17 퀄컴 인코포레이티드 양방향 무선 전력 송신

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013042866A1 (en) 2013-03-28
US20140210407A1 (en) 2014-07-31
KR20130032208A (ko) 2013-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101327049B1 (ko) 무선 전력 수신 장치 및 이를 이용한 무선 충전 시스템
EP3072215B1 (en) Wireless charging apparatus and wireless charging method
US10205351B2 (en) Wireless power transmitter, wireless power repeater and wireless power transmission method
KR101421400B1 (ko) 양방향 무선 전력 송신
KR101968519B1 (ko) 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법
KR20130048438A (ko) 무선 전력 송신 장치 및 그 방법
KR20130032293A (ko) 무선 전력 수신 장치 및 이를 이용한 무선 충전 시스템
WO2011099106A1 (en) Electric power feed device for vehicle and electric power reception device
KR20130028446A (ko) 무선 전력 송신 장치 및 그 방법
KR20130098649A (ko) 무선 전력 수신기 및 그 제어 방법
JP2013198260A (ja) 電力伝送システム
KR20120116802A (ko) 중계기를 이용한 무선 전력 전송 시스템 및 무선 전력 수신기
KR20140129897A (ko) 무선 전력 송수신 장치 및 무선 전력 송수신 방법
US9762293B2 (en) Wireless power repeater and wireless power transmitter
CN105340154A (zh) 电力传输***
KR101976625B1 (ko) 무선전력 수신장치 및 그의 전력 수신 방법
KR101946848B1 (ko) 무선 전력 수신기
KR102115459B1 (ko) 무선 충전 장치 및 방법
KR20130128801A (ko) 무선 통신 대역의 무선 신호를 이용한 무선 충전 시스템 및 방법
KR101920216B1 (ko) 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기
KR20170044321A (ko) 무선전력송신장치와 무선전력수신장치 및 이의 구동 방법.
JP2014197935A (ja) 電力伝送システム
KR101745043B1 (ko) 무선 전력 전송 기기 및 그 방법
KR20130068645A (ko) 무선전력 전송 시스템
KR20160148239A (ko) 무선 전력 수신 장치 및 무선 전력 전송 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
A107 Divisional application of patent
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161006

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171011

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181010

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191010

Year of fee payment: 7