KR101757298B1

KR101757298B1 - 무선 전력 전송 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101757298B1
Application number: KR1020100080153A
Authority: KR
Inventors: 곽봉식; 이정준; 이성훈; 추인창; 채범석; 이재성; 서정교; 민병훈
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2010-08-19
Publication date: 2017-07-12
Also published as: KR20120017526A

Abstract

본 발명에 따른 무선 전력 전송 방법은 공진 주파수(Resonance Frequency)를 조합하여 형성되는 적어도 하나 이상의 기준 대역 모드(Basis Bandwidth Mode)를 수신부에 송신하는 단계, 적어도 하나 이상의 기준 대역 모드 중 수신부에 해당하는 대응 대역 모드(Corresponding Bandwidth Mode)를 수신부로부터 수신하는 단계, 대응 대역 모드의 공진 주파수 범위 내에서 전기 용량 (Capacitance) 을 변경하여 형성되는 적어도 하나 이상의 공진 주파수를 수신부에 송신하는 단계, 및 전기 용량 (Capacitance)을 변경하여 형성되는 적어도 하나 이상의 공진 주파수와 수신부의 공진 주파수 간의 매칭값이 허용값 이상인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 전력 전송 방법 및 장치{WIRELESS POWER TRANSMISSION METHOD AND APPARATUS}

본 발명은 무선 전력 전송 방법 및 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 하나의 송신 장치가 다수의 수신 장치에 전력을 전송하거나 대기 전력을 감소하여 에너지 효율을 증가시키기 위한 무선 전력 전송 방법 및 장치에 관한 것이다.

일상 생활에서 사용하는 거의 모든 가전제품, 휴대기기와 사무용 기기 그리고 산업용 기기들은 발전소에서 유선으로 공급되는 전기 에너지를 사용하고 있다. 하지만, 최근 다양한 휴대기기의 발달과 광범위한 사용은 유선 전력 공급이 휴대기기에 적합한 전력 공급원이 아님을 보여주고 있다. 일상 생활의 필수품이 된 휴대폰의 경우 배터리를 모두 소모한 경우 쉽게 아무 곳에서나 충전하기 어려운 문제도 발생하며, 랩탑(LAP TOP) 컴퓨터의 사용 또한 늘어나면서 배터리의 용량과 무게의 문제는 더욱 심각한 상황으로 부각되고 있는 실정이다. 따라서 사무실에서나 산업체에서 에너지 전달이 무선으로 이루어질 수 있다면 경제적, 산업적 측면에서 새로운 혁명적 변화가 있으리라 예상할 수 있다.

본 발명은 하나의 송신 장치가 다수의 수신 장치로 무선 전력을 전송하는 방법과 장치를 구현하여 제품의 원가 절감 및 시스템 단순화에 기여하는 것을 목적으로 한다.

또한, 코일(coil)간의 전력 전송 과정에서 발생하는 전력 감소의 요인을 제어하여 전력 전송의 효율을 증가하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 전력 전송 방법은 전력을 무선으로 전송하는 방법에 있어서, 공진 주파수(Resonance Frequency)를 조합하여 형성되는 적어도 하나 이상의 기준 대역 모드(Basis Bandwidth Mode)를 수신부에 송신하는 단계, 상기 적어도 하나 이상의 기준 대역 모드 중 상기 수신부에 해당하는 대응 대역 모드(Corresponding Bandwidth Mode)를 상기 수신부로부터 수신하는 단계, 상기 대응 대역 모드의 공진 주파수 범위 내에서 전기 용량 (Capacitance) 을 변경하여 형성되는 적어도 하나 이상의 공진 주파수를 상기 수신부에 송신하는 단계 및 상기 전기 용량 (Capacitance)을 변경하여 형성되는 적어도 하나 이상의 공진 주파수와 상기 수신부의 공진 주파수 간의 매칭값이 허용값 이상인지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서 본 발명은 상기 전기 용량 (Capacitance)을 변경하여 형성되는 적어도 하나 이상의 공진 주파수와 상기 수신부의 공진 주파수 간의 매칭값이 허용값 이상인 경우, 매칭되는 공진 주파수를 상기 송신부 및 상기 수신부간의 통신 모드로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 전기 용량 (Capacitance)을 변경하여 형성되는 적어도 하나 이상의 공진 주파수와 상기 수신부의 공진 주파수 간의 매칭값이 허용값 미만인 경우, 전기 용량을 계속적으로 재변경하여 상기 수신부의 공진 주파수와 근접한 공진 주파수를 형성하도록 제어할 수 있다. 또한, 상기 적어도 하나 이상의 기준 대역 모드(Basis Bandwidth Mode)는, 고 공진 주파수 대역 모드(High Resonance Frequency Bandwidth Mode) 및 저 공진 주파수 대역 모드(Low Resonance Frequency Bandwidth Mode)를 포함할 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치는 전력을 무선으로 전송하는 장치에 있어서 공진 주파수(Resonance Frequency)를 조합하여 적어도 하나 이상의 기준 대역 모드(Basis Bandwidth Mode)를 형성하는 공진 주파수 생성부, 상기 적어도 하나 이상의 기준 대역 모드 중 수신부에 해당하는 대응 대역 모드(Corresponding Bandwidth Mode)의 공진 주파수 범위 내에서 전기 용량(C apacitance)을 변경하여 상기 공진 주파수 생성부로 송신하는 전기 용량 변경부 및상기 전기 용량(Capacitance)을 변경하여 형성되는 적어도 하나 이상의 공진 주파수와 상기 수신부의 공진 주파수 간의 매칭값이 허용값 이상인지 여부를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다. 여기서 본원 발명의 제어부는 상기 전기 용량 (Capacitance)을 변경하여 형성되는 적어도 하나 이상의 공진 주파수와 상기 수신부의 공진 주파수 간의 매칭값이 허용값 이상인 경우, 매칭되는 공진 주파수를 상기 송신부 및 상기 수신부간의 통신 모드로 설정할 수 있고, 상기 전기 용량 (Capacitance)을 변경하여 형성되는 적어도 하나 이상의 공진 주파수와 상기 수신부의 공진 주파수 간의 매칭값이 허용값 미만인 경우, 전기 용량을 계속적으로 재변경하여 상기 수신부의 공진 주파수와 근접한 공진 주파수를 형성하도록 제어할 수 있다. 또한, 상기 공진 주파수 생성부는 상기 적어도 하나 이상의 기준 대역 모드(Basis Bandwidth Mode)로 고 공진 주파수 대역 모드(High Resonance Frequency Bandwidth Mode) 및 저 공진 주파수 대역 모드(Low Resonance Frequency Bandwidth Mode)를 포함할 수 있다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다른 무선 전력 전송 방법은 적어도 하나 이상의 코일(coil) 중 하나의 코일(coil)에 공진 주파수(Resonance Frequency)를 인가하여 발생한 자기장 변화량 중 일부가 동일한 공진 주파수의 상대 코일(coil)에서 유도 기전력이 발생하도록 제어함으로서 전력을 무선으로 전송하는 방법에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 코일(coil)의 간격을 변경하여 형성되는 다양한 종류의 공진 주파수를 적어도 하나 이상의 수신부에 송신하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 코일(coil)은 평판형 코일(coil)을 이용하고, 상기 평판형 코일(coil)의 중심부에 위치한 회전 모터를 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전시킴으로서 상기 코일(coil)의 간격을 변경시키는 것을 특징으로 할 수 있으며, 또한 상기 코일(coil)은 나선형 코일(coil)을 이용하고, 상기 나선형 코일(coil)의 끝단부에 위치한 선형 모터를 평형 이동시켜 상기 코일(coil)의 간격을 변경시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다른 전력 전송 방법에 의하면 적어도 하나 이상의 코일(coil)중 하나의 코일(coil)에 공진 주파수(Resonance Frequency)를 인가하여 발생한 자기장 변화량 중 일부가 동일한 공진 주파수의 상대 코일(coil)에서 유도 기전력이 발생하도록 제어함으로서 전력을 무선으로 전송하는 방법에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 코일(coil)간의 기울어짐(Tilt) 각도를 제어함으로서 전력 전송의 효율을 극대화할 수 있다. 여기서, 상기 기울어짐(Tilt) 각도 제어는 송수신 장치의 송신부 코일 또는 수신부 코일(210, 230)중 어느 하나의 비틀림 각도를 제어하는 것일 수 있으며, 상기 기울어짐(Tilt) 각도 제어는 상기 적어도 하나 이상의 코일(coil)을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전함으로서 제어하는 것일 수 있다.

그리고, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다른 무선 전력 전송 방법에 따르면 적어도 하나 이상의 코일(coil)중 하나의 코일(coil)에 공진 주파수(Resonance Frequency)를 인가하여 발생한 자기장 변화량 중 일부가 동일한 공진 주파수의 상대 코일(coil)에서 유도 기전력이 발생하도록 제어함으로서 전력을 무선으로 전송하는 방법에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 코일(coil)간의 위치 변화인 전위(Translation)를 제어함으로서 전력 전송의 효율을 극대화할 수 있다. 여기서 전위(Translation)제어는 송수신 장치의 송신부 또는 수신부 중 어느 하나를 제어하는 것임을 특징으로 하며, 상기 전위(Translation)제어는 상기 적어도 하나 이상의 코일(coil)을 상하좌우의 방향으로 위치 변경시키는 것일 수 있다.

그리고, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다른 무선 전력 전송 방법에 따르면 적어도 하나 이상의 코일(coil) 중 하나의 코일(coil)에 공진 주파수(Resonance Frequency)를 인가하여 발생한 자기장 변화량 중 일부가 동일한 공진 주파수의 상대 코일(coil)에서 유도 기전력이 발생하도록 제어함으로서 전력을 무선으로 전송하는 방법에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 코일(coil)의 주변에 투자율이 크거나 전도성이 없는 재료로 구성된 차폐(Shield)를 구현함으로서 근접 자기장을 제어하여 전력을 전송할 수 있다. 여기서 상기 차폐(Shield)는 아연-니켈(Ni-Zn) 또는 아연-망간(Mn-Zn) 중 적어도 어느 하나로 구현된 것일 수 있다.

그밖에, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다른 무선 전력 전송 방법에 따르면 적어도 하나 이상의 코일(coil) 중 하나의 코일(coil)에 공진 주파수(Resonance Frequency)를 인가하여 발생한 자기장 변화량 중 일부가 동일한 공진 주파수의 상대 코일(coil)에서 유도 기전력이 발생하도록 제어함으로서 전력을 무선으로 전송하는 방법에 있어서 수신부 검출 신호를 일정 시간 간격으로 전송하여 수신부의 존재 여부에 따라 송신부에 전력을 전송함으로서 전력 전송의 효율을 극대화 할 수 있다. 여기서 수신부 검출 신호의 크기는 상기 전력 전송을 위한 전력의 크기와 동일하거나 작은 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 수신부가 존재할 경우 상기 송신부에 전력을 전송하고, 상기 수신부가 존재하지 않을 경우 상기 송신부를 대기상태로 유지하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그밖에 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다른 무선 전력 전송 방법에 따르면 적어도 하나 이상의 코일(coil) 중 하나의 코일(coil)에 공진 주파수(Resonance Frequency)를 인가하여 발생한 자기장 변화량 중 일부가 동일한 공진 주파수의 상대 코일(coil)에서 유도 기전력이 발생하도록 제어함으로서 전력을 무선으로 전송하는 방법에 있어서, 일정 전력을 송신부에 공급함에 따라 변화하는 상기 송신부의 전압을 일정 시간 간격으로 검출하여 수신부의 존재 여부를 판단하고, 상기 수신부의 존재 여부에 따라 상기 송신부에 전력을 전송함으로서 전력 전송의 효율을 극대화할 수 있다. 여기서, 상기 수신부가 존재할 경우 상기 송신부에 전력을 전송하고, 상기 수신부가 존재하지 않을 경우 상기 송신부를 대기상태로 유지하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 전력 전송 방법에 따르면 하나의 송신 장치가 단지 하나의 수신 장치가 아닌 다수의 수신 장치로 무선 전력을 전송할 수 있게 된다. 이로서 다수의 수신 장치 각각에 대한 송신 장치의 개수를 최소화 할 수 있어 제품의 원가 절감 및 시스템 단순화에 기여할 수 있다.

또한, 송신부 코일(coil)과 수신부 코일(210, 230)(coil)간의 전위나 기울어짐으로 감소된 전력 효율을 증가시킬 수 있다.

그리고, 인체에 유해한 자기장 제어를 통해 국제 표준 기준에 맞출 수 있다.

마지막으로, 수신부가 존재하는지 여부를 판단하여 전력 전송을 함으로서 대기 전력을 감소시켜 에너지 효율을 극대화 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템(Wilreless Power Transmission System)의 블록도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법의 흐름도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 대역 모드의 공진 주파수 모식도
도 4 및 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 코일(coil)의 간격을 변경하기 위한 모터의 확대도
도 6 및 도 7은 송신부 코일(120)이 수신부 코일(210, 230)을 기준으로 전위(Translation) 또는 기울어짐(Tilt)이 발생한 자기 폐곡선 변형도 및 그래프
도 8 및 도 9는 송신부 코일(120)과 수신부 코일(210, 230)간의 전위(Translation)로 감소된 전력 효율을 증가하기 위한 방법에 관한 테이블 및 그래프
도 10 내지 도 12는 송신부 코일(120)과 수신부 코일(210, 230)간의 기울어짐(Tilt) 발생으로 감소된 전력 효율을 증가하기 위한 방법에 관한 자기 폐곡선 변형도 및 그래프
도 13 내지 도 15는 송신부 코일(120) 또는 수신부 코일(210, 230) 주변에 차폐(Shield)를 설치함으로서 자기장을 제어하기 위한 방법에 관한 모식도
도 16은 수신부(200)의 존재 여부에 따라 송신부(100)에 전력을 전송하는 방법에 관한 흐름도
도 17 및 도 18은 송신부(100)와 수신부(200)간의 통신 방법에 관한 모식도
도 19는 송신부 코일(120)에 전원을 공급하였을 때 수신부 코일(210, 230)로 데이터가 전송되는데 필요한 데이터 전송 안정화 시간에 관한 모식도
도 20은 수신부(200)의 존재 여부에 따라 송신부(100)에 전력을 전송함으로서 전력 전송의 효율을 극대화한 결과 테이블

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 한다.

이하에서는 본 발명을 구성하는 무선 전력 전송 방법 및 장치에 관한 일 실시예들을 구체적으로 설명한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 사용한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템(Wilreless Power Transmission System)은 전원을 직접 공급하고 있지 않은 시스템들간에 전력을 무선으로 공급할 수 있는 시스템으로서, 전송 거리에 따라 유도 결합(Inductive Coupling) 방식과 공진 결합(Resonance Coupling) 방식을 포함한다.

유도 결합(Inductive Coupling) 방식에 따르면, 인접한 두 개의 코일(coil) 중 1차 코일(coil)에 흐르는 전류의 세기를 변화시키면 그 전류에 의해 자기장이 변화하고, 이로 인하여 2차 코일(coil)을 지나는 자속이 변하게 되어 2차 코일(coil)측에 유도 기전력이 생기게 된다. 즉, 이 방식에 따르면, 두 개 도선을 공간적으로 움직이지 않고도 두 개 코일(coil)을 근접시킨 채 1차 코일(coil)의 전류만 변화시키면 유도 기전력이 생기게 된다. 이 경우, 주파수 특성은 크게 영향을 받지 않으나, 각 코일(coil)을 포함하는 송신 장치 및 수신 장치 사이의 배열(Alignment) 및 거리(Distance)에 따라 전력 효율이 영향을 받게 된다.

반면, 공진 결합(Resonance Coupling) 방식에 따르면, 일정 거리 떨어진 두 개의 코일(coil) 중 1차 코일(coil)에 공진 주파수(Resonance Frequency)를 인가하여 발생한 자기장 변화량 중 일부가 동일한 공진 주파수의 2차 코일(coil)을 인가하여 2차 코일(coil)에서 유도 기전력이 발생하게 된다. 즉, 이 방식에 따르면, 송수신 장치가 각각 동일 주파수로 공진하는 경우 전자파가 근거리 전자장을 통해 전달되게 되므로, 주파수가 다르면 에너지 전달이 없게 된다. 이 경우, 주파수 특성은 크게 영향을 받으나, 각 코일(coil)을 포함하는 송신 장치 및 수신 장치 사이의 배열(Alignment) 및 거리(Distance)는 유도 결합(Inductive Coupling) 방식에 비해 상대적으로 전력 효율에 덜 영향을 준다.

이하, 공진 결합(Resonance Coupling) 방식에 따른 무선 전력 전송 시스템(Wireless Power Transmission System)으로 무선 전력을 효율적으로 전송하는 방법에 대하여 상술하고자 한다. 특히, 아래 도시한 수학식 1과 같이, 공진 결합(Resonance Coupling) 방식에 따르면, 무선 전력 전송 시스템(Wilreless Power Transmission System)의 송신 장치 및 수신 장치를 구성하는 코일(coil)사이의 간격(d), 길이, 회전수에 의해 결정되는 인덕턴스(Inductance, L) 및 코일(coil)사이의 간격(d)과 코일(coil)의 면적에 의해 결정되는 전력 용량(Capacitance, C) 값에 따라 공진 주파수(f)가 결정된다.

제 1 실시예

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템(Wilreless Power Transmission System)의 블록도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 무선 전력 전송 시스템(Wilreless Power Transmission System)는 공진 주파수 생성부(110), 송신부 코일(120), 전기 용량 (Capacitance, C) 변경부(130), 및 제어부(140)를 포함하는 송신부(100) 및 수신부 코일(210, 230)과 수신 장치(220, 240)을 포함하는 수신부(200)를 포함할 수 있다.

공진 주파수 생성부(110)는 공진 주파수(Resonance Frequency)를 조합하여 2개의 기준 대역 모드(Basis Bandwidth Mode)를 형성하고, 이들 각각을 송신부 코일(120)에 인가하여 자기장을 일부 변경시킨다. 예를 들어, 고 공진 주파수 대역 모드(High Resonance Frequency Bandwidth Mode) 및 저 공진 주파수 대역 모드(Low Resonance Frequency Bandwidth Mode) 각각을 송신부 코일(120)에 인가하여 자기장을 일부 변경 시킬 수 있다. 본 발명의 실시예로서 2개의 대역 모드를 설정하였으나, 기기의 수에 따라 2개 이상의 대역 모드를 설정하여 송신할 수 있음은 당업자에게 자명한 사항이다.

송신부 코일(120) 및 수신부 코일(210, 230)(210, 230)은 자기장 및 전기력의 변화로 송신부(100) 및 수신부(200)간의 전력 전송을 담당하며, 송신부 코일(120)에 공진 주파수(Resonance Frequency)를 인가하여 발생한 자기장 변화중 일부가 같은 공진 주파수(Resonance Frequency)의 수신부 코일(210, 230)을 자극하여 유도 기전력을 발생시킨다.

전기 용량(Capacitance, C) 변경부(130)는 각 대응 대역 모드(Corresponding Bandwidth Mode)의 공진 주파수(Resonance Frequency) 범위 내에서 전기 용량(Capacitance, C)을 변경하여 공진 주파수 생성부(110)에서 다양한 공진 주파수(Resonance Frequency)를 형성하게 한다.

제어부(140)는 전기 용량(Capacitance, C)을 변경하여 형성되는 다양한 공진 주파수(Resonance Frequency)와 수신 장치(220, 240)에서 사용하는 공진 주파수(Resonance Frequency) 간의 매칭값이 허용값 이상인지 여부를 판단한다. 만일, 매칭값이 허용값 이상인 경우, 매칭되는 공진 주파수(Resonance Frequency)를 송신부(140) 및 수신부(200)간의 통신 모드로 설정한다. 반면, 매칭값이 허용값 미만인 경우, 수신 장치(220, 240)에서 사용하는 공진 주파수(Resonance Frequency)와 근접한 공진 주파수(Resonance Frequency)를 형성할 수 있도록 전기 용량(Capacitance, C)을 계속적으로 재변경한다.

또한, 본 발명에 따른 제어부(140)는 송신부 코일(120) 및 수신부 코일(210, 230)간 간격을 변경하도록 제어함으로서, 이에 따라 형성되는 다양한 종류의 공진 주파수(Resonance Frequency)를 적어도 하나 이상의 수신부(200)에 송신하게 할 수 있다. 예를 들어, 코일(coil)은 평판형 코일(coil)을 이용하고, 평판형 코일(coil)의 중심부에 위치한 회전 모터를 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전시킬 수 있으며, 만일 코일(coil)로 나선형 코일(coil)을 이용한 경우, 나선형 코일(coil)의 끝단부에 위치한 선형 모터를 평형 이동시켜 이러한 코일(coil)의 간격을 변경시킬 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 제어부(140)는 적어도 하나 이상의 코일(coil)중 하나의 코일(coil)에 공진 주파수(Resonance Frequency)를 인가하여 발생한 자기장 변화량 중 일부가 동일한 공진 주파수(Resonance Frequency)의 상대 코일(coil)에서 유도 기전력이 발생하도록 제어함으로서 전력을 무선으로 전송하는 방법에 있어서 적어도 하나 이상의 코일(coil)간의 기울어짐(Tilt) 각도를 제어함으로서 전력 전송의 효율을 극대할 수 있다. 여기서 기울어짐(Tilt) 각도 제어는 송수신 장치의 송신부 코일(120) 또는 수신부 코일(210, 230)중 어느 하나의 비틀림 각도를 제어할 수 있고, 적어도 하나 이상의 코일(coil)을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전함으로서 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 제어부(140)는 적어도 하나 이상의 코일(coil)간의 위치 변화인 전위(Translation)를 제어함으로서 전력 전송의 효율을 극대화 할 수 있고, 전위(Translation)제어는 송수신 장치의 송신부(100) 또는 수신부(200) 중 어느 하나를 제어할 수 있으며, 전위(Translation)제어는 적어도 하나 이상의 코일(coil)을 상하좌우의 방향으로 위치 변경시키는 것일 수 있다.

그리고, 적어도 하나 이상의 코일(coil)의 주변에 투자율이 크거나 전도성이 없는 재료로 구성된 차폐(Shield)를 구현함으로서 근접 자기장을 제어할 수 있다.

또한 제어부(140)는 일정 전력을 송신부(100)에 공급함에 따라 변화하는 송신부(100)의 전압을 일정 시간 간격으로 검출하여 수신부(200)의 존재 여부를 판단하고, 수신부(200)의 존재 여부에 따라 송신부(100)에 전력을 전송함으로서 전력 전송의 효율을 극대화하도록 제어할 수 있으며, 수신부 검출 신호를 일정 시간 간격으로 전송하여 수신부(200)의 존재 여부에 따라 송신부(100)에 전력을 전송함으로서 전력 전송의 효율을 극대화하도록 제어할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법의 흐름도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 공진 주파수 생성부(110)에서 공진 주파수(Resonance Frequency)를 조합하여 형성되는 2개의 기준 대역 모드(Basis Bandwidth Mode)를 송신부 코일(120)에 인가하여 자기장을 일부 변경시킬 수 있다(S100). 예를 들어, 고 공진 주파수 대역 모드(High Resonance Frequency Bandwidth Mode) 및 저 공진 주파수 대역 모드(Low Resonance Frequency Bandwidth Mode)를 송신부 코일(120)에 인가하여 자기장을 일부 변경시킨다. 도 3에 도시한 바와 같이, 20MHz의 고 공진 주파수 대역 모드(High Resonance Frequency Bandwidth Mode) 및 500KHz의 저 공진 주파수 대역 모드(Low Resonance Frequency Bandwidth Mode)의 공진 주파수가 상호 변조된 파형으로서 혼합되어 수신부(200)로 송신될 수 있다. 변경된 자기장에 의해 수신부 코일(210, 230)에는 유도 기전력이 발생하고, 이에 따라 각 수신 장치(220, 240)는 기준 대역 모드(Basis Bandwidth Mode) 중 각각의 대역 모드에 해당하거나 근접하는 대응 대역 모드(Corresponding Bandwidth Mode)를 각각의 장치 식별자(Device ID)와 함께 송신부(100)에 송신한다(S200). 위의 경우, 제 1 장치(220)는 고 공진 주파수 대역 모드(High Resonance Frequency Bandwidth Mode)를 사용한다는 ACK(Acknowledge) 신호를 장치 식별자(Device ID)와 함께 송신부(100)로 송신하고, 제 2 장치(240)는 저 공진 주파수 대역 모드(Low Resonance Frequency Bandwidth Mode)를 사용한다는 ACK(Acknowledge) 신호를 장치 식별자(Device ID)와 함께 송신부(100)로 송신한다.

제어부(140)가 기준 대역 모드(Basis Bandwidth Mode) 중 각각의 대역 모드에 해당하는 대응 대역 모드(Corresponding Bandwidth Mode)를 각 수신 장치(220, 240)로부터 수신하면, 전기 용량 (Capacitance, C) 변경부(130)는 각 대응 대역 모드(Corresponding Bandwidth Mode)의 공진 주파수(Resonance Frequency) 범위 내에서 전기 용량(Capacitance, C)을 변경하여 공진 주파수 생성부(110)에서 다양한 공진 주파수(Resonance Frequency)를 형성하게 한다(S300). 구체적으로, 수학식 1에서 전술한 바와 같이 전기 용량(Capacitance, C) 값에 반비례하는 다양한 공진 주파수(Resonance Frequency)가 형성된다.

이어서 제어부(140)는, 전기 용량(Capacitance, C)을 변경하여 형성되는 다양한 공진 주파수(Resonance Frequency)와 수신 장치(220, 240)에서 사용하는 공진 주파수(Resonance Frequency) 간의 매칭값이 허용값 이상인지 여부를 판단한다(S400). 만일, 매칭값이 허용값 이상인 경우, 제어부(140)는 매칭되는 공진 주파수(Resonance Frequency)를 송신부(100) 및 수신부(200)간의 통신 모드로 설정한다. 반면, 매칭값이 허용값 미만인 경우, 제어부(140)는 수신 장치(220, 240)에서 사용하는 공진 주파수(Resonance Frequency)와 근접한 공진 주파수(Resonance Frequency)를 형성할 수 있도록 전기 용량(Capacitance, C)을 계속적으로 재변경한다(S300). 이로서, 하나의 대역 모드에 대응하는 수신 장치가 아닌 다양한 대역 모드의 공진 주파수(Resonance Frequency)를 사용하는 수신 장치와 통신 할 수 있게 된다.

제 2 실시예

도 4 및 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 코일(coil)의 간격을 변경하여 전력을 무선으로 전송하는 방법을 도시한 도면이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 평판형 코일(coil)의 중심부에 회전 모터를 위치시키는데, 전기 및 자기에 대해 도체의 성질을 가지는 평판형 금속판을 태엽 방식으로 감아 평판형 코일(coil)을 만들고, 이를 코일(coil)의 인덕터(Inductor)와 커패시터(Capacitor)로 이용할 수 있다. 이 코일(coil)의 끝단 부분을 회전 모터에 연결하여 기본 상태의 도 4B 상태에서 회전 모터가 도 4A와 같이 시계 방향으로 회전하면 코일(coil)사이의 간격(d)이 줄어들어 전기 용량(Capacitance, C)값이 커지게 되고, 회전 모터가 도 2C와 같이 반시계 방향으로 회전하면 코일(coil)사이의 간격(d)이 커져 전기 용량(Capacitance, C)값이 줄어들게 된다. 이는 전술한 바와 같이, 아래 수학식 2에 따라 전기 용량(Capacitance, C)값은 코일(coil)사이의 간격(d)에 반비례하고, 코일(coil)의 면적에 비례함을 응용한 결과이다.

이와 같이, 코일(coil)사이의 간격(d) 변화에 따른 전기 용량(Capacitance, C)값의 변화를 수학식 1의 공진 주파수(f)에 대입하여 공진 주파수를 변경시켜 다양한 대역의 공진 주파수를 형성하게 된다.

또 다른 실시예로 도 5에 도시한 바와 같이, 도 4의 평판형 코일(coil)이 아닌 나선형 코일(coil)을 이용하여, 이 나선형 코일(coil)의 끝단부에 위치하는 선형 모터를 평형 이동시켜 코일(coil)의 간격을 변경시킬 수 있다. 기본 상태의 도 5B 상태에서 선형 모터를 평형 이동시켜 도 5A와 같이 코일(coil)사이의 간격(d)을 넓히면 전기 용량(Capacitance, C)값은 줄어들고, 반대로 도 5C와 같이 코일(coil)사이의 간격(d)을 좁히면 전기 용량(Capacitance, C)값은 증가함을 이용하여 전기 용량(Capacitance, C) 값의 변화에 따라 다양한 대역의 공진 주파수를 형성하게 된다.

제 3 실시예

도 6 내지 도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따라 무선 전력을 효율적으로 진행하기 위해 도시한 도면이다.

본 발명의 실시예와 같이 적어도 하나 이상의 코일(coil) 중 하나의 코일(coil)에 공진 주파수(Resonance Frequency)를 인가하여 발생한 자기장 변화량 중 일부가 동일한 공진 주파수(Resonance Frequency)의 상대 코일(coil)에서 유도 기전력이 발생하도록 제어함으로서 전력을 무선으로 전송하는 방법에 의하면, 전술한 바와 같이 송신부(100)와 수신부(200) 코일(coil)간의 공진 주파수(Resonance Frequency) 일치에 의해 발생하는 자기적 커플링(coupling)에 의해 전력을 전송하게 된다. 즉, 송신부 코일(120)에서 발생한 자기적 폐곡선이 수신부 코일(210, 230)로 수렴하면서 전체적인 자기적 폐곡선을 형성하여 자기적 커플링(coupling)을 이루게 된다.

도 6 및 도 7은 송신부 코일(120)이 수신부 코일(210, 230)을 기준으로 전위(Translation) 또는 기울어짐(Tilt)이 발생한 자기 폐곡선 변형도 및 그래프이다.

이 때, 도 6A에 도시한 바와 같이 송신부 코일(120)이 수신부 코일(210, 230)을 기준으로 일직선 상에 위치하고 있는 정상 모드에서, 일직선 상을 벗어나 우측으로 이동한 전위(Translation)가 발생하면 도 6B와 같이 송신부(100)와 수신부(200) 간의 최적의 공진 주파수(Resonance Frequency)가 변화함과 동시에 송신부 코일(120) 및 수신부 코일(210, 230)(210)에서 생성되는 자기적 폐곡선이 상호 상쇄되어 전력 전송의 효율이 감소하게 된다.

이러한 자기적 폐곡선 변경을 데시벨(dB) 단위로 표현한 산란 파라미터 S(Scatter)- Parameter로 도 7A 및 도 7B에 도시하였다. X축을 주파수(Frequency)로, Y축을 데시벨(dB)로 설정한 전위(Translation)가 발생하기 전의 정상 모드의 도 7A의 그래프에서, S(Scatter)- Parameter 값이 최고점(Peak)을 기록하는 -3 데시벨(DB)인 경우 전력 전달의 효율이 50%로 저감된 상태를 나타낸다. 반면, 도 7B와 같이 송신부 코일(120)이 수신부 코일(210, 230)을 기준으로 일직선 상을 벗어나 약 60cm 정도 우측으로 이동한 전위(Translation)가 발생한 경우, 도 7B의 그래프와 같이 최고점(Peak)를 기록하는 S(Scatter)- Parameter 값이 약 -6 데시벨(dB)로 더 저감되어 효율이 더 떨어졌음을 알 수 있다.

반면, 도 6A에 도시한 바와 같이 송신부 코일(120)이 수신부 코일(210, 230)을 기준으로 일직선 상에 위치하고 있는 정상 모드에서, 도 6C와 같이 송신부 코일(120)이 수신부 코일(210, 230)을 기준으로 약 90도 정도로 회전하여 자기적 폐곡선이 변경되고 이로서 전력 전송의 효율이 감소하게 된다.

이러한 자기적 폐곡선 변경을 데시벨(dB) 단위로 표현한 산란 파라미터 S(Scatter)- Parameter로 도 7A 및 도 7C에 도시하였다. 기울어짐(Tilt)이 발생하기 전의 정상 모드의 도 7A의 그래프를 기준으로 하여 기울어짐(Tilt)이 발생한 이후, 도 7C과 같이 최고점(Peak)를 기록하는 S(Scatter)- Parameter 값이 약 -50 데시벨(DB)로 저감됨과 동시에 최고점(Peak)에 분리(Split)가 발생하여 효율이 더 떨어졌음을 알 수 있다.

이하, 도 8 및 도 9에서는 송신부 코일(120)과 수신부 코일(210, 230)간의 전위(Translation)로 감소된 전력 효율을 증가하기 위한 방법을 제시한다.

도 8A에 도시한 바와 같이 송신부 코일(120)과 수신부 코일(210, 230) 사이의 거리가 30cm 인 경우, 전위(Translation)가 일어나기 전의 효율은 73% 인 반면,도 9A에 도시한 바와 같이 송신부 코일(120)과 수신부 코일(210, 230) 사이의 거리가 150cm 인 경우, 전위(Translation)가 일어나기 전의 효율은 54%로 코일(coil) 사이의 거리가 멀어질수록 전력 전송의 효율은 떨어진 것을 알 수 있다. 이는 아래 수학식 3에 나타낸 바와 같이 인덕턴스(Inductance, L), 전력 용량(Capacitance, C), 그리고 저항값(Resistance, R)에 의해 결정되는 Q 팩터(factor) 값의 변화로 판단할 수 있다.

코일(coil)간의 간격이 도 9에 도시한 바와 같이 더 멀어진 경우, 저항값(Resistance, R) 또는 전력 용량(Capacitance, C)이 증가하고, 인덕턴스(Inductance, L) 가 낮아져 Q 팩터(factor)값의 감소로 효율이 상대적으로 떨어지게 된다.

이 때, 도 8A, 9A 의 테이블 및 도 8B, 9B의 그래프에 도시한 바와 같이, 코일(coil)간의 거리 변화인 전위(Translation)의 정도에 따라 전력 효율이 변경됨을 알 수 있다. 도 8A의 경우, 전위(Translation)가 발생하기 전의 효율은 73%이고 전위(Translation)가 30cm 진행한 후의 효율은 32%로 떨어진 반면, 전위(Translation)가 60cm 진행한 후는 효율이 58% 로 오히려 증가한 것을 알 수 있다. 도 9A의 경우, 전위(Translation)가 발생하기 전의 효율은 54%이고 전위(Translation)가 30cm 진행한 후의 효율은 57%로 오히려 증가한 반면, 전위(Translation)가 60cm 진행한 후는 효율이 47% 로 저감한 것을 알 수 있다. 이는 X축을 전위(Translation) 정도, Y축을 효율성(Efficiency)로 설정하여 도시한 도 8B, 9B 를 참조하여서도 알 수 있다. 이처럼 전위(Translation)의 진행 정도에 따라 전력 효율이 달라질 수 있고, 저감된 효율을 복구하기 위해 코일(coil)을 전위(Translation)가 일어난 역방향 또는 상하 좌우의 위치 변경시킬 수 있다. 대체로 코일(coil)의 전위(Translation) 변경은 수신부 코일(210, 230)을 기준으로 송신부 코일(120)을 변경시키는 것이 효율적이만, 수신부 코일(210, 230)의 전위(Translation)를 변경하여 효율을 복구시킬 수도 있다.

그밖에, 도 10 내지 도 12에서는 송신부 코일(120)과 수신부 코일(210, 230)간의 기울어짐(Tilt) 발생으로 감소된 전력 효율을 증가하기 위한 방법을 제시한다.

도 10A에 도시한 바와 같이 송신부 코일(120)에 기울어짐(Tilt)이 발생하여 자기적 폐곡선의 변화로 전력 효율이 감소함을 알 수 있다. 구체적으로, X축을 기울어짐 정도(Tilt Degree), Y축을 효율성(Efficiency)로 설정한 도 10B의 그래프에서, 송신부 코일(120)의 기울어짐(Tilt) 정도가 30degree인 경우 초기 상태에 비해 효율이 급격히 감소하였고, 기울어짐(Tilt) 정도가 60degree인 경우 다시 효율이 증가하였으며, 기울어짐(Tilt) 정도가 90degree인 경우 효율이 0 으로 된 것을 알 수 있다. 이처럼 기울어짐(Tilt)의 진행 정도에 따라 전력 효율이 달라질 수 있고, 저감된 효율을 복구하기 위해 코일(coil)을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하여 기울어짐(Tilt)을 다시 복구할 수 있다. 즉, 도 10B에 도시한 바와 같이 기울어짐(Tilt) 정도가 30degree 또는 90degree 인 경우, 시계 방향 또는 반시계 방향으로 코일(coil)을 회전하여 60degree로 조정할 수 있다. 대체로 코일(coil)의 기울어짐(Tilt) 변경은 수신부 코일(210, 230)을 기준으로 송신부 코일(120)을 변경시키는 것이 효율적이만, 수신부 코일(210, 230)의 기울어짐(Tilt)을 변경하여 효율을 복구시킬 수도 있다.

전력 효율은 전압과의 관계에서 파악하여 기울어짐(Tilt) 정도를 복구할 수 있다. 도 11에 도시한 바와 같이, 최적의 공진점에서 전압은 최소가 되지만, 커플링 발생 정도에 따라 임피던스(Impedance)가 변하고, 전력 효율이 증가함에 따라 송신부 전압도 점차 증가하게 된다. 즉, 두 개의 코일(coil)이 최적의 전달 효율을 가질 경우 최대의 전압을 가지게 되므로, 도 12A의 송신부 코일(120)의 좌측 방향 기울어짐(Tilt) 상태 또는 도 12C의 송신부 코일(120)의 우측 방향 기울어짐(Tilt) 상태에서 송신부 코일(120)을 시계 방향이나 반시계 방향으로 회전, 또는 우측 방향이나 좌측 방향으로 흔들어서 최대의 전압을 가지는 기울어짐(Tilt) 정도를 설정할 수 있다. 이 경우에도 전술한 바와 같이 송신부 코일(120)을 변경시키는 것이 효율적이만, 수신부 코일(210, 230)의 기울어짐(Tilt)을 변경하여 효율을 복구시킬 수도 있다.

제 4 실시예

본 발명의 제 4 실시예에 따라 도 13 내지 도 15에서는 송신부 코일(120) 또는 수신부 코일(210, 230) 주변에 차폐(Shield)를 설치함으로서 자기장을 제어하기 위한 방법을 제시한다.

코일(coil)에 공진 주파수(Resonance Frequency)를 인가하여 발생한 자기장 변화량 중 일부가 동일한 공진 주파수(Resonance Frequency)의 상대 코일(coil)에서 유도 기전력이 발생하도록 제어함으로서 전력을 무선으로 전송하는 방법의 경우, 송신부 코일(120) 및 수신부 코일(210, 230) 간에 자기장 영향으로 인한 강한 커플링이 형성되어 송신부 코일(120) 및 수신부 코일(210, 230) 주변에 넓은 자기장이 형성되어 있어 도 13에 도시한 바와 같은 자기장 분포를 보인다. 이러한 자기장 분포는 인체에 악영향을 미칠 수 있고, 전기 전자 학회의 국제 표준(IEEE, Institute of Electrical and Electronic Engineers)에서 정한 전자파 노출 기준 수치보다 상당히 높은 자기장 분포를 나타냄을 알 수 있다. 따라서, 전자파 노출 기준과 가능한 유사해질 수 있도록, 커플링으로 인하여 코일(coil) 주변에 형성된 자기장을 제어할 필요가 있고, 본원 발명의 경우 특히 코일(coil)의 주변에 투자율이 크거나 전도성이 없는 재료로 구성된 차폐(Shield)를 구현함으로서 근접 자기장을 제어할 수 있다. 도 14에 도시한 바와 같이 유도 코일(Inductive Coil) 및 공진 코일(Resonance Coil)로 구현된 송신부 코일(120) 주변에 원통형의 차폐(Shield)를 구현함으로서 도 15와 같이 차폐(Shield) 내부에만 강한 자기장 분포를 보이고, 차폐(Shield) 외부에는 자기장의 거의 형성되지 않은 것을 알 수 있다. 일례로, 차폐(Shield)는 투자율이 크거나 전도성이 없는 아연-니켈(Ni-Zn) 또는 아연-망간(Mn-Zn) 물질 중 적어도 어느 하나로 구현될 수 있으며, 원통형 이외에 사면체 형 등의 다양한 형태로 구현될 수 있음을 당업자에게 자명한 사항이다. 또한, 송신부 코일(120) 주변에 차폐(Shield)를 설치하는 것 이외에 수신부 코일(210, 230) 주변에 차폐(Shield)를 설치하여 자기장을 제어할 수도 있다.

제 5 실시예

이하, 본 발명의 제 5 실시예에 따라 수신부(200)의 존재 여부에 따라 송신부(100)에 전력을 전송함으로서 전력 전송의 효율을 극대화화기 위한 무선 전력 전송 방법에 대하여 상술한다.

도 16에 도시한 바와 같이 송신부(100)가 수신부(200)에 전력을 전송하여 통신하기 전의 대기 상태(S10)에서 수신부 검출 신호를 일정 시간 간격으로 수신부(200)에 전송하여(S20) 수신부(200)의 존재 여부에 따라 송신부(100)에 전력을 전송함으로서 전력 전송의 효율을 극대화한다(S30). 이 때, 수신부 검출 신호의 크기는 전력 전송을 위한 전력의 크기와 동일하거나 작을 수 있다. 만일, 수신부(200)가 존재할 경우 송신부(100)에 전력을 전송하고(S40), 수신부(200)가 존재하지 않을 경우 송신부(100)를 대기상태로 유지하여(S10) 대기 전력을 최소화 할 수 있게 된다.

도 17에 도시한 바와 같이, 송신부(100)와 수신부(200)간의 통신에는 진폭 변조(Amplitude Modulation) 통신 방식이 사용될 수 있다. 구체적으로 진폭 변조(Amplitude Modulation) 통신 방식은 도 18에 도시한 바와 같이 에너지 전송에 사용되는 구형파, 또는 정현파 신호를 진폭 변조(Amplitude Modulation) 통신 방식을 적용해 변조하고, 이를 엔벨롭 검출(Envelop Detection) 과정을 거친 후에 디지털(Digital) 신호로 변환하는 방식이다. 반면, 수신부(200)에서 송신부(100)로의 통신은 수신부 코일(210, 230)의 부하 임피던스(Impedance)를 변화시키면 송신부 코일(120)에 가해지는 에너지 전송신호의 진폭이 변화함을 이용하여 이를 송신부(100)에서 검출하여 데이터로 변환하는 방식을 사용한다. 이 경우, 전송하는 데이터에는 장치 식별자(Device ID) 또는 기타 제어 정보 등의 전력 전송에 필요한 정보를 포함하게 된다.

전술한 수신부 검출을 위해 필요한 시간은 데이터 전송 안정화 시간과 데이터 통신 시간의 합으로 표현할 수 있다. 도 19에 도시한 바와 같이 송신부 코일(120)에 전원을 공급하였을 때 수신부 코일(210, 230)로 데이터가 전송되는데 필요한 데이터 전송 안정화 시간은 약 15 μs가 걸림을 알 수 있고, 데이터 전송 안정화 시간은 송신부 코일(120) 또는 수신부 코일(210, 230)의 특성에 따라 다르게 된다. 또한 사용 주파수에 따라 달라지지만 32bit의 데이터를 송수신 하는데 64μs + α 의 시간이 사용된다고 가정할 경우, 예시로 든 상황에서는 약 총 100μs의 시간이 수신부(200) 검출에 사용된다고 볼 수 있다.

또 다른 실시예로 수신부 검출 신호를 일정 시간 간격으로 수신부(200)에 전송하여 수신부(200)의 존재 여부에 따라 송신부(100)에 전력을 전송하는 방법 이외에, 일정 전력을 송신부(100)에 공급함에 따라 변화하는 송신부(100)의 전압을 일정 시간 간격으로 검출하여 수신부(200)의 존재 여부를 판단하고, 수신부(200)의 존재 여부에 따라 송신부(100)에 전력을 전송함으로서 전력 전송의 효율을 극대화할 수도 있다. 도 11에 도시한 바와 같이, 커플링 발생 정도에 따라 임피던스(Impedance)가 변하고 전력 효율이 증가함에 따라 송신부 전압도 점차 증가함을 응용하여, 일정 전력을 송신부 코일(120)에 공급할 경우 송신부 코일(120)의 전압이 변화함을 일정 시간 간격으로 검출하여 수신부 코일(210, 230)의 존재 여부를 판별할 수 있게 된다. 이 경우, 수신부(200)가 존재할 경우 송신부(100)에 전력을 전송하고, 수신부(200)가 존재하지 않을 경우 송신부(100)를 대기상태로 유지함은 전술한 바와 같다.

전술한 두가지 방법을 이용하여 수신부(200)의 존재 여부에 따라 송신부(100)에 전력을 전송함으로서 전력 전송의 효율을 극대화한 결과는 도 20에 도시한 바와 같다. 도 20에 도시한 바와 같이 1초당 1회 검출신호를 전송할 경우 대기전력을 에너지 전송 시에 비하여 1/10000로 저감할 수 있고, 500ms당 1회 검출신호를 전송할 경우 대기전력을 1/5000로 저감할 수 있다. 이를 송신부 코일(120)에 1W를 공급할 경우로 계산하면 도 20과 같다. 수신 장치 검출신호 전송주기는 시스템의 요구성능에 따라 다르게 조정하게 된다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims

전력을 무선으로 전송하는 방법에 있어서,
공진 주파수(Resonance Frequency)를 조합하여 형성되는 적어도 두 개 이상의 기준 대역 모드(Basis Bandwidth Mode)를 수신부에 송신하는 단계;
상기 적어도 두 개 이상의 기준 대역 모드 중 상기 수신부에 해당하는 대응 대역 모드(Corresponding Bandwidth Mode)를 상기 수신부로부터 수신하는 단계;
상기 대응 대역 모드의 공진 주파수 범위 내에서 전기 용량 (Capacitance) 을 변경하여 형성되는 적어도 하나 이상의 공진 주파수를 상기 수신부에 송신하는 단계;
상기 전기 용량 (Capacitance)을 변경하여 형성되는 적어도 하나 이상의 공진 주파수와 상기 수신부의 공진 주파수 간의 매칭값이 허용값 이상인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 송수신 장치간의 무선 전력 전송 방법.
제 1항에 있어서,
상기 전기 용량 (Capacitance)을 변경하여 형성되는 적어도 하나 이상의 공진 주파수와 상기 수신부의 공진 주파수 간의 매칭값이 허용값 이상인 경우, 매칭되는 공진 주파수를 상기 수신부와의 통신 모드로 설정하는 단계를 더 포함하는 송수신 장치간의 무선 전력 전송 방법.
제 1항에 있어서,
상기 전기 용량 (Capacitance)을 변경하여 형성되는 적어도 하나 이상의 공진 주파수와 상기 수신부의 공진 주파수 간의 매칭값이 허용값 미만인 경우, 전기 용량을 계속적으로 재변경하여 상기 수신부의 공진 주파수와 근접한 공진 주파수를 형성하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 송수신 장치간의 무선 전력 전송 방법.
제 1항에 있어서,
상기 적어도 두 개 이상의 기준 대역 모드(Basis Bandwidth Mode)는, 고 공진 주파수 대역 모드(High Resonance Frequency Bandwidth Mode) 및 저 공진 주파수 대역 모드(Low Resonance Frequency Bandwidth Mode)를 포함하는 송수신 장치간의 무선 전력 전송 방법.
전력을 무선으로 전송하는 장치에 있어서,
공진 주파수(Resonance Frequency)를 조합하여 적어도 두 개 이상의 기준 대역 모드(Basis Bandwidth Mode)를 형성하는 공진 주파수 생성부;
상기 적어도 두 개 이상의 기준 대역 모드 중 수신부에 해당하는 대응 대역 모드(Corresponding Bandwidth Mode)의 공진 주파수 범위 내에서 전기 용량(C apacitance)을 변경하여 상기 공진 주파수 생성부로 송신하는 전기 용량 변경부; 및
상기 전기 용량(Capacitance)을 변경하여 형성되는 적어도 하나 이상의 공진 주파수와 상기 수신부의 공진 주파수 간의 매칭값이 허용값 이상인지 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 무선 전력 전송 장치.
제 5항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 전기 용량 (Capacitance)을 변경하여 형성되는 적어도 하나 이상의 공진 주파수와 상기 수신부의 공진 주파수 간의 매칭값이 허용값 이상인 경우, 매칭되는 공진 주파수를 상기 수신부와의 통신 모드로 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
제 5항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 전기 용량 (Capacitance)을 변경하여 형성되는 적어도 하나 이상의 공진 주파수와 상기 수신부의 공진 주파수 간의 매칭값이 허용값 미만인 경우, 전기 용량을 계속적으로 재변경하여 상기 수신부의 공진 주파수와 근접한 공진 주파수를 형성하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
제 5항에 있어서,
상기 공진 주파수 생성부는 상기 적어도 두 개 이상의 기준 대역 모드(Basis Bandwidth Mode)로 고 공진 주파수 대역 모드(High Resonance Frequency Bandwidth Mode) 및 저 공진 주파수 대역 모드(Low Resonance Frequency Bandwidth Mode)를 포함하는 무선 전력 전송 장치.
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