KR101375637B1 - 무선 전력 전송을 위한 능동형 에너지 중계기 및 이를 이용한 무선 전력 전송 방법 및 시스템 - Google Patents

무선 전력 전송을 위한 능동형 에너지 중계기 및 이를 이용한 무선 전력 전송 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

자기 공진 방식으로 무선 전력 전송 장치로부터 전력을 수신하고 무선 충전기기로 전력을 송신하는 송수신 안테나와, 상기 무선 전력 전송 장치로부터 수신된 전력을 상기 무선 충전기기로 중계하는 중계 안테나와, 자기장 통신 프로토콜을 이용하여 상기 무선 충전기기와 자기장 통신을 수행하는 자기장 통신 모뎀과, 무선 전력의 송신, 수신, 저장, 중계를 제어하는 제어부와, 상기 무선 전력 전송 장치로부터 수신한 전력을 충전하는 배터리를 포함하는 능동형 에너지 중계기가 제공된다. 능동형 에너지 중계기는 자기장 통신을 이용하여 무선 충전기기와 통신하여 무선 충전기기의 정보를 획득할 수 있으므로, 공간 내 사용자 밀집도가 낮은 시간대에 전력을 저장해 두고 사용자 밀집도가 높은 시간대에 능동형 에너지 중계기에서 사용 기기로 에너지를 재전송함으로써 에너지 밀집도가 높은 시간에 에너지 사용을 줄이고 사용자에 대한 자기 에너지 노출 시간을 낮추어 안전성을 향상시킬 수 있다. 또한 제어를 위한 통신 기능을 갖춤으로써 무선 전력 전송 장치에서 통합적으로 제어해야 하는 무선 충전기기별 전력 제어의 부담을 덜 수 있다.

Description

무선 전력 전송을 위한 능동형 에너지 중계기 및 이를 이용한 무선 전력 전송 방법 및 시스템{Active energy repeater for wireless power transmission and wireless power transmission method and system using the same}
본 발명은 무선 전력 전송에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 무선 전력 전송을 위한 능동형 에너지 중계기 및 이를 이용한 무선 전력 전송 방법 및 시스템에 관한 것이다.
무선으로 에너지를 전달하는 무선 전력 전송 기술로서 자기유도 현상을 이용한 무선 충전 시스템이 사용되고 있다.
예컨대, 전동칫솔 또는 무선 면도기 등이 전자기 유도의 원리로 충전되며, 최근에는 전자기 유도를 이용하여 휴대전화나 PDA, MP3 플레이어, 노트북 컴퓨터와 같은 휴대기기를 충전할 수 있는 무선충전제품들이 출시되고 있다.
그러나, 하나의 코일에서 다른 코일로 자기장을 통해 전류를 유도하는 자기유도 방식은 코일 사이의 거리 및 상대적 위치에 매우 민감하여 두 코일 사이의 거리가 약간 떨어지거나 틀어져도 전송 효율이 급속히 떨어진다. 이에 따라 이러한 자기유도 방식의 충전 시스템은 수 cm 이하의 근거리에서만 사용할 수 있다는 약점이 있다.
한편, 미국특허 7,741,735호에서는 공진장의 감쇄파 결합에 기반을 둔 비방사형 에너지 전달 방식을 개시하고 있다. 이는 두 개의 동일한 주파수를 갖는 공진체가 주위의 다른 비공진체와는 영향을 미치지 않지만 서로 커플링하려는 경향을 가지는 점을 이용한 것으로 기존의 전자기 유도에 비하여 먼 거리까지 에너지를 전달할 수 있는 기술로서 소개되고 있다.
공진을 이용한 무선 충전 방식은 기존의 전자기 유도 방식에 비하여 먼 거리까지 에너지를 전달할 수는 있지만 여전히 거리의 한계가 존재하며, 거리가 멀어질 경우 충전 효율이 급격히 저하되는 문제점이 있어, 공진 방식 무선 충전 기술에 있어서도 전송 거리 및 전송 효율의 증가가 주요한 과제이다.
본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 무선 전력 전송의 전송 거리 및 전송 효율을 증가시킬 수 있는 능동형 에너지 중계기 및 이를 이용한 무선 전력 전송 방법 및 시스템을 제공하는 것을 그 과제로 한다.
본 발명의 다른 과제는 무선 전력 전송에 있어서 에너지를 효율적으로 분배할 수 있는 능동형 에너지 중계기 및 이를 이용한 무선 전력 전송 방법 및 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
이와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는, 자기 공진 방식으로 무선 전력 전송 장치로부터 전력을 수신하고 무선 충전기기로 전력을 송신하는 송수신 안테나와, 상기 무선 전력 전송 장치로부터 수신된 전력을 상기 무선 충전기기로 중계하는 중계 안테나와, 자기장 통신 프로토콜을 이용하여 상기 무선 충전기기와 자기장 통신을 수행하는 자기장 통신 모뎀과, 무선 전력의 송신, 수신, 저장, 중계를 제어하는 제어부와, 상기 무선 전력 전송 장치로부터 수신한 전력을 충전하는 배터리를 포함하는 능동형 에너지 중계기가 제공된다.
여기에서, 상기 배터리는, 리튬이온 배터리 또는 EDLC(electric double-layer capacitor)인 것이 바람직하다.
상기 자기장 통신 모뎀은 상기 무선 전력 전송 장치와도 자기장 통신을 수행할 수 있으며, 자기장 통신은 상기 송수신 안테나 또는 상기 중계기 안테나를 통해 이루어질 수 있다.
상기 제어부는 상기 무선 전력 전송 장치 또는 상기 무선 충전기기와 자동으로 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스 매칭부를 포함하며, 상기 임피던스 매칭부는 서로 다른 커패시턴스를 갖는 다수의 커패시터(capacitor array)와, 상기 다수의 커패시터와 선택적으로 연결될 수 있는 스위치 어레이를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 면에 따르면 상기한 바와 같은 능동형 에너지 중계기와, 배터리를 사용하지 않으며 상기 무선 전력 전송 장치로부터 전송되는 전력을 상기 무선 충전기기로 전달하는 수동형 에너지 중계기와, 상기 무선 전력 전송 장치와, 하나 이상의 상기 무선 충전기기를 포함하는 자기 공진을 이용한 무선 전력 전송 시스템이 제공된다.
본 발명의 또 다른 면에 따르면 상기한 바와 같은 능동형 에너지 중계기를 포함하는 무선 전력 전송 시스템의 무선 충전 방법이 제공되는데, 이 무선 충전 방법은, 상기 능동형 에너지 중계기가 주위의 무선 충전기기를 감지하는 단계와, 감지된 무선 충전기기가 없을 경우, 상기 무선 전력 전송 장치로부터 수신되는 전력을 상기 능동형 에너지 중계기의 상기 배터리에 저장하는 단계와, 감지된 무선 충전기기가 있을 경우, 상기 감지된 무선 충전기기의 수가 미리 정한 일정한 수를 넘는지를 판단하는 단계와, 상기 무선 충전기기의 수가 상기 미리 정한 일정한 수를 넘지 않는 경우, 상기 무선 전력 전송 장치로부터 수신되는 전력을 상기 무선 충전기기로 중계하는 단계와, 상기 무선 충전기기의 수가 상기 미리 정한 일정한 수를 넘는 경우, 상기 배터리에 저장된 에너지를 상기 무선 충전기기로 전송하는 단계를 포함한다.
여기에서, 상기 무선 충전기기의 수가 상기 미리 정한 일정한 수를 넘는 경우, 상기 무선 전력 전송 장치로부터 수신되는 전력을 상기 무선 충전기기로 중계하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 능동형 에너지 중계기를 사용하면, 무선 전력 전송의 전송 거리 및 전송 효율을 증가시킬 수 있으며, 사용자의 수와 시간대에 따라 에너지를 효율적으로 분배할 수 있다.
능동형 에너지 중계기는 자기장 통신을 이용하여 무선 충전기기와 통신하여 무선 충전기기의 정보를 획득할 수 있으므로, 공간 내 사용자 밀집도가 낮은 시간대에 전력을 저장해 두고 사용자 밀집도가 높은 시간대에 능동형 에너지 중계기에서 사용 기기로 에너지를 재전송함으로써 에너지 밀집도가 높은 시간에 에너지 사용을 줄이고 사용자에 대한 자기 에너지 노출 시간을 낮추어 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한 제어를 위한 통신 기능을 갖춤으로써 무선 전력 전송 장치에서 통합적으로 제어해야 하는 무선 충전기기별 전력 제어의 부담을 덜 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 능동형 에너지 중계기의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 2의 능동형 에너지 중계기의 제어부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 도 3의 제어부에서 임피던스 매칭부를 나타내는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 사용자 밀집도에 따른 무선 전력 전송 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 7은 도 6의 무선 전력 전송 시스템이 가정 내에서 적용되는 예를 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하에서, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 능동형 에너지 중계기 및 이를 이용한 무선 전력 전송 방법 및 시스템에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 자기공진 방식을 통해 무선으로 전력을 공급하는 무선 전력 전송 장치(100)와, 무선 전력 전송 장치(100)와 소정의 거리만큼 떨어진 곳에 위치하며 무선 전력 전송 장치(100)로부터 무선으로 전력을 공급받는 다수의 무선 충전기기(200_1, 200_2, .., 200_N) 및 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 충전기기(200_1, 200_2, .., 200_N) 사이에 위치하며 무선 전력 전송 장치(100)로부터 전력을 수신하여 이를 저장하거나 무선 충전기기(200_1, 200_2, .., 200_N)로 전달하는 능동형 중계기(300)를 포함하여 구성된다.
자기공진 방식은 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 공진에 의하여 에너지의 무선 전송 효율을 극대화시키는 방법이다. 이를 위하여 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 충전기기(200) 사이의 공진 주파수를 맞추어 공진 채널을 형성하고 이를 통하여 무선 전력을 송신한다.
무선 전력 전송 장치(100)와 능동형 중계기(300)는 무선 충전기기(200_1, 200_2, .., 200_N)와의 자기장 통신을 통해 충전기기의 식별정보, 종류, 위치, 또는 충전상태를 포함하는 무선 충전기기(200_1, 200_2, .., 200_N)의 정보를 수신할 수 있으며, 이와 같은 충전 정보를 바탕으로 무선 충전기기(200_1, 200_2, .., 200_N)로 전력을 전송할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는 고정형 또는 이동형으로 구현될 수 있으며, 고정형으로 구현될 경우 실내에서는 천장이나 테이블 등의 가구 등에 설치될 수 있고, 실외에서는 버스 정류장이나 지하철역 등에 임플란트 형식으로 설치될 수 있으며, 무선 전력 전송 장치(100)가 차량이나 기차, 지하철과 같은 이동체의 내부에 설치될 수도 있다. 무선 전력 전송 장치(100)가 이동형으로 구현되는 경우에는, 무선 전력 전송 장치(100) 자체가 별도의 이동형 장치로 구현될 수도 있고, 노트북 컴퓨터의 덮개 등과 같이 다른 디지털 기기의 일부로서 구현될 수도 있다.
능동형 중계기(300) 역시 고정형 또는 이동형으로 구현될 수 있으며, 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 충전기기(200_1, 200_2, .., 200_N)의 위치에 따라 적절한 설치 위치가 선정될 수 있다.
무선 충전기기(200_1, 200_2, .., 200_N)는 각종 모바일 단말기, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터 등 배터리를 구비하는 모든 디지털 기기를 포함할 수 있으며, 지중, 수중, 건물 내부 등 접근이 용이하지 않은 곳에 배치되는 센서 및 계측기 등의 전자기기가 될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 능동형 에너지 중계기의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 능동형 에너지 중계기(300)는 자기 공진 방식으로 무선 전력 전송 장치(100)로부터 전력을 수신하고 무선 충전기기(200)로 전력을 송신하는 송수신 안테나(310), 무선 전력 전송 장치(100)로부터 수신한 전력을 무선 충전기기(200)로 중계하는 중계 안테나(320), 자기장 통신 프로토콜을 이용하여 무선 전력 전송 장치(100) 및/또는 무선 충전기기(200)와의 자기장 통신을 수행하도록 하는 자기장 통신 모뎀(340), 전력 수신/저장/송신/중계를 제어하는 제어부(330), 무선 전력 전송 장치(100)로부터 수신한 전력을 충전하는 배터리(350)를 포함한다.
자기장 통신 모뎀(340)은 능동형 에너지 중계기(300)가 무선 충전기기(200)와 통신하여 충전기기의 식별정보, 종류, 위치, 또는 충전상태를 포함하는 무선 충전기기(200)의 정보를 수신하고, 수신된 충전 정보를 바탕으로 무선 충전기기(200)로 전력을 전송할 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 능동형 에너지 중계기(300)는 무선 전력 전송 장치(100)로부터 수신한 전력을 무선 충전기기(200)로 중계하거나, 수신한 전력을 내장된 배터리(350)에 충전하였다가 필요한 때에 재전송할 수 있다.
특히, 자기장 통신을 이용하여 무선 충전기기(200)와 통신하여 무선 충전기기(200)의 정보를 획득할 수 있으므로, 공간 내 사용자 밀집도가 낮은 시간대에 전력을 저장해 두고 사용자 밀집도가 높은 시간대에 능동형 에너지 중계기(300)에서 사용 기기로 에너지를 재전송함으로써 에너지 밀집도가 높은 시간에 에너지 사용을 줄이고 사용자에 대한 자기 에너지 노출 시간을 낮추어 안전성을 향상시킬 수 있다. 또한 제어를 위한 통신 기능을 갖춤으로써 무선 전력 전송 장치(100)에서 통합적으로 제어해야 하는 무선 충전기기별 전력 제어의 부담을 덜 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 능동형 에너지 중계기(300)의 배터리(350)는 리튬이온 배터리나, 친환경 소자인 EDLC(electric double-layer capacitor; super capacitor)를 이용하여 구현되는 것이 바람직하다.
도 3은 도 2의 능동형 에너지 중계기의 제어부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3에 나타난 바와 같이, 제어부(330)는 전송효율 향상을 위하여 송수신단인 무선 전력 전송 장치(100) 또는 무선 충전기기(200)와의 거리의 변화에 따른 임피던스 변화를 감지하고 자동으로 임피던스를 정합하는 임피던스 매칭부(331), 에너지 충전/에너지 재전송의 모드를 스위칭하는 스위칭부(333), 에너지 충전을 위해 사용되는 정류기(335) 및 DC-DC 컨버터/차저(337), 배터리(350)에 저장된 에너지를 재전송하기 위해 사용되는 인버터/앰프(339)를 포함한다.
능동형 에너지 중계기(300)가 충전 모드인 경우, 임피던스 매칭부(331)는 무선 전력 전송 장치(100)와의 임피던스 매칭을 수행하고, 스위칭부(333)는 정류기(335) 측으로 수신 전력을 연결하여 DC-DC 컨버터/차저(337)를 통해 배터리(350)에 전력이 충전되도록 한다.
반대로 능동형 에너지 중계기(300)가 에너지 재전송 모드인 경우, 임피던스 매칭부(331)는 무선 충전기기(200)와의 임피던스 매칭을 수행하고, 스위칭부(333)는 인버터/앰프(339) 측으로 연결되어 배터리(350)에 저장된 전력이 안테나(310, 320)를 통해 무선 충전기기(200) 쪽으로 전송되도록 한다.
한편, 능동형 에너지 중계기(300)는 배터리(350)를 사용하지 않고 단순히 무선 전력 전송 장치(100)로부터 전송되는 에너지를 무선 충전기기(200) 측으로 전달하는 수동형 에너지 중계기와 같은 형태로 동작할 수도 있다. 이러한 측면에서 본 발명의 실시예에 따른 능동형 에너지 중계기(300)를 하이브리드 타입 에너지 중계기라고 부를 수도 있다.
자동 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스 매칭부(331)는 간단한 capacitor-array 구조 회로를 이용하여 구현될 수 있다.
도 4는 도 3의 제어부에서 임피던스 매칭부(331)를 나타내는 회로도이다.
도 4에 나타난 바와 같이, 서로 다른 커패시턴스를 갖는 다수의 커패시터(capacitor array)와 선택적으로 연결될 수 있는 스위치 어레이가 포함되어, 필요에 따라 적절한 커패시턴스에 의해 임피던스 매칭이 수행되도록 한다.
앞서 언급한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 능동형 에너지 중계기(300)는 통신 기능을 이용하여 사용자를 감지할 수 있으므로, 이를 이용하여 효율적인 에너지 전송을 달성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 사용자 밀집도에 따른 무선 전력 전송 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 능동형 에너지 중계기(300)는 자기장 통신을 이용하여 주위의 사용자, 즉 무선 충전기기(200)를 감지한다(S510).
감지된 사용자가 없을 경우(S520의 아니오), 무선 전력 전송 장치(100)로부터 전송되는 에너지를 중계하거나, 배터리(350)에 저장된 에너지를 전송하여야 할 필요가 없으므로, 무선 전력 전송 장치(100)로부터 수신되는 에너지를 중계기의 배터리(350)에 저장한다(S530). 이와 같이 함으로써 충전을 요하는 사용자가 없을 경우 낭비되는 에너지를 추후에 효율적으로 재사용할 수 있게 된다.
사용자가 감지된 경우(S520의 예)에는 감지된 사용자의 수가 미리 정한 일정한 수를 넘는지를 판단한다(S540).
사용자의 수가 미리 정한 일정한 수를 넘지 않는 경우(S540의 아니오)에는, 무선 전력 전송 장치(100)로부터 전송되는 에너지를 중계하는 것으로 충분하다고 볼 수 있으므로 수동형 중계기와 같이 동작하여 무선 전력 전송 장치(100)로부터 전송되는 에너지를 사용자에게 중계한다(S550).
반대로, 감지된 사용자의 수가 미리 정한 일정한 수를 넘는 경우(S540의 예)에는, 중계기 배터리(350)에 저장된 에너지를 사용자에게 전송한다(S560). 이때, 저장된 에너지의 전송과 무선 전력 전송 장치(100)로부터 전송되는 에너지의 전달이 동시에 이루어질 수도 있다.
도 5에 나타난 실시예는 본 발명의 실시예에 따른 능동형 에너지 중계기를 포함하는 무선 전력 전송 시스템의 한 사용예를 나타낸 것으로서, 이 밖에도 사용자의 수나 충전 상태, 현재 시간 등의 다양한 정보를 이용하여 다양한 충전 시나리오를 구성할 수 있다. 특히, 전력 수요가 적고 전력 가격이 싼 심야 시간대에 전력을 저장한 후 전력 수요가 많은 시간대에 충전된 전력을 사용하도록 하여 경제적이고 친환경적으로 에너지를 사용할 수 있으며, 공간 내 사용자 밀집도가 낮은 시간대에 전력을 저장해 두고 사용자 밀집도가 높은 시간대에 에너지를 재전송함으로써 에너지 밀집도가 높은 시간에 에너지 사용을 줄이고 사용자에 대한 자기 에너지 노출 시간을 낮추어 안전성을 향상시킬 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 능동형 에너지 중계기와 수동형 에너지 중계기를 사용하여 가정과 같은 환경 내에서 다양한 무선 충전기기를 충전하여 사용할 수 있는 무선 전력 전송 시스템을 구성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 6에 나타난 바와 같이, 하나의 무선 전력 전송 장치(610)와 다수의 무선 충전기기(621, 622, 623) 사이에 다양한 토폴로지로 능동형 및 수동형 에너지 중계기(630, 641, 642)를 배치할 수 있다.
도 7은 도 6의 무선 전력 전송 시스템이 가정 내에서 적용되는 예를 나타내는 도면이다.
도 7에 나타난 바와 같이, 무선 전력 전송 장치(710)가 고정형으로 설치되고, 벽면을 따라 다수의 수동형 에너지 중계기(741, 742, 743, 744, 745, 746)이 설치되며, 공간의 가운데에 능동형 에너지 중계기(730)가 고정형 또는 이동형으로 배치된다.
수동형 에너지 중계기(741, 742, 743, 744, 745, 746)는 벽면을 따라 설치된 고정형 전자기기(726, 727, 728)를 충전하기 위해 효과적으로 사용될 수 있으며, 이와 동시에 공간 내부에 위치한 이동형 전자기기(721, 722, 723, 724, 725)를 충전하기 위해 사용될 수 있다.
능동형 에너지 중계기(730)는 주로 공간 내부에 위치한 이동형 전자기기(721, 722, 723, 724, 725)를 충전하기 위해 사용될 수 있으며, 무선 전력 전송 장치(710)로부터 심야의 그린 에너지를 저장하여 필요한 시간대에 재사용할 수 있음은 상술한 바와 같다.
이상에서 바람직한 실시예를 기준으로 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 장치 및 방법은 반드시 상술된 실시예에 제한되는 것은 아니며 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
100, 610, 710: 무선 전력전송 장치
200, 621-623, 721-728: 무선 충전기기
300, 630, 730: 능동형 에너지 중계기
310: 송수신 안테나 320: 중계기 안테나
330: 제어부 340: 자기장 통신 모뎀
350: 배터리 331: 매칭 네트워크
333: 스위치 335: 정류기
337: DC-DC 컨버터/차저 339: 인버터/앰프
641, 642, 741, 742, 743, 744, 745, 746: 수동형 에너지 중계기

Claims (8)

  1. 무선 전력 전송 장치로부터 수신한 전력을 충전하는 배터리와,
    자기 공진 방식으로 상기 무선 전력 전송 장치로부터 상기 배터리의 충전을 위해 전력을 수신하고, 무선 충전기기로 상기 배터리에 충전된 전력을 송신하는 송수신 안테나와,
    상기 무선 전력 전송 장치로부터 수신된 전력을 상기 무선 충전기기로 중계하는 중계 안테나와,
    자기장 통신 프로토콜을 이용하여 상기 무선 충전기기와 자기장 통신을 수행하는 자기장 통신 모뎀과,
    무선 전력의 송신, 수신, 저장, 중계를 제어하는 제어부를 포함하는 능동형 에너지 중계기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배터리는,
    리튬이온 배터리 또는 EDLC(electric double-layer capacitor)인 능동형 에너지 중계기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 자기장 통신 모뎀은,
    상기 무선 전력 전송 장치와 자기장 통신을 더 수행하는 능동형 에너지 중계기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 자기장 통신은,
    상기 송수신 안테나 또는 상기 중계기 안테나를 통해 이루어지는 능동형 에너지 중계기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 무선 전력 전송 장치 또는 상기 무선 충전기기와 자동으로 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스 매칭부를 포함하며,
    상기 임피던스 매칭부는 서로 다른 커패시턴스를 갖는 다수의 커패시터(capacitor array)와, 상기 다수의 커패시터와 선택적으로 연결될 수 있는 스위치 어레이를 포함하는 능동형 에너지 중계기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 능동형 에너지 중계기와,
    상기 배터리를 사용하지 않으며 상기 무선 전력 전송 장치로부터 전송되는 전력을 상기 무선 충전기기로 전달하는 수동형 에너지 중계기와,
    상기 무선 전력 전송 장치와,
    하나 이상의 상기 무선 충전기기를 포함하는 자기 공진을 이용한 무선 전력 전송 시스템.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 능동형 에너지 중계기를 포함하는 무선 전력 전송 시스템의 무선 충전 방법으로서,
    상기 능동형 에너지 중계기가 주위의 무선 충전기기를 감지하는 단계와,
    감지된 무선 충전기기가 없을 경우, 상기 무선 전력 전송 장치로부터 수신되는 전력을 상기 능동형 에너지 중계기의 상기 배터리에 저장하는 단계와,
    감지된 무선 충전기기가 있을 경우, 상기 감지된 무선 충전기기의 수가 미리 정한 일정한 수를 넘는지를 판단하는 단계와,
    상기 무선 충전기기의 수가 상기 미리 정한 일정한 수를 넘지 않는 경우, 상기 무선 전력 전송 장치로부터 수신되는 전력을 상기 무선 충전기기로 중계하는 단계와,
    상기 무선 충전기기의 수가 상기 미리 정한 일정한 수를 넘는 경우, 상기 배터리에 저장된 에너지를 상기 무선 충전기기로 전송하는 단계를 포함하는 무선 충전 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 무선 충전기기의 수가 상기 미리 정한 일정한 수를 넘는 경우,
    상기 무선 전력 전송 장치로부터 수신되는 전력을 상기 무선 충전기기로 중계하는 단계를 더 포함하는 무선 충전 방법.
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