KR101925984B1 - 무선전력 전송 및 충전 시스템, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법 - Google Patents

무선전력 전송 및 충전 시스템, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101925984B1
KR101925984B1 KR1020120073722A KR20120073722A KR101925984B1 KR 101925984 B1 KR101925984 B1 KR 101925984B1 KR 1020120073722 A KR1020120073722 A KR 1020120073722A KR 20120073722 A KR20120073722 A KR 20120073722A KR 101925984 B1 KR101925984 B1 KR 101925984B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
resonator
target device
target
message
wireless power
Prior art date
Application number
KR1020120073722A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120125199A (ko
Inventor
김남윤
이창호
권상욱
박윤권
홍영택
Original Assignee
삼성전자주식회사
주식회사 엘씨링크
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 삼성전자주식회사, 주식회사 엘씨링크 filed Critical 삼성전자주식회사
Publication of KR20120125199A publication Critical patent/KR20120125199A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101925984B1 publication Critical patent/KR101925984B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/72—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for local intradevice communication
    • 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
    • B60L53/126—Methods for pairing a vehicle and a charging station, e.g. establishing a one-to-one relation between a wireless power transmitter and a wireless power receiver
    • 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
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/35—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles
    • B60L53/36—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles by positioning the vehicle
    • 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
    • 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
    • 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
    • H02J7/00032—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
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
    • H04B5/24—Inductive coupling
    • H04B5/26—Inductive coupling using coils
    • H04B5/266—One coil at each side, e.g. with primary and secondary coils
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer
    • 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
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • 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
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/30—AC to DC converters
    • 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
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/40—DC to AC converters
    • 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
    • H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment
    • 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
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • 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
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • 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
    • 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
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Landscapes

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

Abstract

무선전력 전송 및 충전 시스템, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법이 개시된다.
무선 전력은, 마그네틱 커플링을 통해 무선 전력 전송 장치로부터 무선 전력 수신 장치로 전달되는 에너지를 의미한다. 따라서, 무선 전력 전송 및 충전 시스템은, 전력을 무선으로 전송하는 소스 디바이스와 전력을 무선으로 수신하는 타겟 디바이스를 포함한다. 이때, 소스 디바이스는 무선 전력 전송 장치라 칭할 수 있다. 또한, 타겟 디바이스는 무선 전력 수신 장치라 칭할 수 있다. 소스 디바이스와 타겟 디바이스는 무선 전력 충전을 위한 통신을 수행할 수 있다.

Description

무선전력 전송 및 충전 시스템, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법{WIRELESS POWER TRANSMISSION AND CHARGING SYSTEM, AND COMMUNICATION METHOD OF WIRELESS POWER TRANSMISSION AND CHARGING SYSTEM}
기술분야는 무선전력 전송 및 충전 시스템, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법에 관한 것이다.
무선 전력은, 마그네틱 커플링을 통해 무선 전력 전송 장치로부터 무선 전력 수신 장치로 전달되는 에너지를 의미한다. 무선 전력 수신 장치는 수신된 에너지를 이용하여 배터리를 충전할 수 있다. 따라서, 무선 전력 전송 및 충전 시스템은, 전력을 무선으로 전송하는 소스 디바이스와 전력을 무선으로 수신하는 타겟 디바이스를 포함한다. 이때, 소스 디바이스는 무선 전력 전송 장치라 칭할 수 있다. 또한, 타겟 디바이스는 무선 전력 수신 장치라 칭할 수 있다.
소스 디바이스는 소스 공진기(source resonator)를 구비하고, 타겟 디바이스는 타겟 공진기(target resonator)를 구비한다. 소스 공진기와 타겟 공진기 사이에 마그네틱 커플링 또는 공진 커플링이 형성될 수 있다. 소스 디바이스 및 타겟 디바이스는 제어 및 상태 정보를 송수신하기 위하여 통신할 수 있다.
일 측면에 있어서, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법은, 공진 주파수를 이용하여 직류 전압을 교류 전압으로 변환함으로써, 타겟 디바이스에서 사용되는 통신용 전력을 생성하는 단계와, 마그네틱 커플링을 통해 상기 통신용 전력을 상기 타겟 디바이스에 전송하는 단계와, "상기 공진 주파수를 이용하여 데이터를 송수신하는 인-밴드 통신" 또는 아웃밴드 통신을 통해 상기 타겟 디바이스에 웨이크-업 요청 메시지를 전송하는 단계 및 상기 타겟 디바이스로부터 상기 웨이크-업 요청 신호에 대한 ACK(Acknowledge) 메시지를 수신하는 단계를 포함한다. 상기 웨이크-업 요청 메시지 및 상기 ACK 메시지 중 적어도 하나는, 바이트 스케일의 일반형 패킷을 비트 스케일로 변환한 단축형 패킷이다.
일 측면에 있어서, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법은, 공진 주파수를 이용하여 직류 전압을 교류 전압으로 변환함으로써, 타겟 디바이스에서 사용되는 통신용 전력을 생성하는 단계와, 마그네틱 커플링을 통해 상기 통신용 전력을 상기 타겟 디바이스에 전송하는 단계와, "상기 공진 주파수를 이용하여 데이터를 송수신하는 인-밴드 통신" 또는 아웃밴드 통신을 통해 상기 타겟 디바이스에 요구(Request) 또는 정보(Information) 메시지를 전송하는 단계 및 상기 타겟 디바이스로부터 상기 요구(Request) 또는 정보(Information) 메시지에 대한 응답 (Response) 메시지를 수신하는 단계를 포함한다. 상기 Request 또는 Information 메시지는 비트 스케일의 "Request 또는 Information 메시지의 시작을 나타내는 필드", "타겟 디바이스의 식별자를 나타내는 필드", "타겟 디바이스에 전달하는 명령어를 나타내는 필드" 및 "상기 요구(Request) 또는 정보(Information) 메시지의 오류 체크를 위한 체크 필드"를 포함한다.
일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법은, 마그네틱 커플링을 통해 소스 디바이스로부터 통신에 사용하기 위한 통신용 전력을 수신하는 단계와, 상기 소스 디바이스로부터 웨이크-업 요청 메시지를 수신하는 단계 및 바이트 스케일의 일반형 패킷을 비트 스케일로 변환한 단축형 패킷을 이용하여, 상기 웨이크-업 요청 신호에 대한 ACK(Acknowledge) 메시지를 상기 소스 디바이스에 전송하는 단계를 포함한다.
일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 장치는, 공진 주파수를 이용하여 직류 전압을 교류 전압으로 변환함으로써, 타겟 디바이스에서 사용되는 통신용 전력을 생성하는 전력변환부와, 마그네틱 커플링을 통해 상기 통신용 전력을 상기 타겟 디바이스에 전송하는 소스 공진기 및 "상기 공진 주파수를 이용하여 데이터를 송수신하는 인-밴드 통신" 또는 아웃밴드 통신을 통해 상기 타겟 디바이스에 웨이크-업 요청 메시지를 전송하는 제어 및 통신부를 포함한다.
다른 일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 장치는, 공진 주파수를 이용하여 직류 전압을 교류 전압으로 변환함으로써, 타겟 디바이스에서 사용되는 통신용 전력을 생성하는 전력변환부와, 마그네틱 커플링을 통해 상기 통신용 전력을 상기 타겟 디바이스에 전송하는 소스 공진기 및 "상기 공진 주파수를 이용하여 데이터를 송수신하는 인-밴드 통신" 또는 아웃밴드 통신을 통해 상기 타겟 디바이스에 요구(Request) 또는 정보(Information) 메시지를 전송하는 제어 및 통신부를 포함한다.
일 측면에 있어서 무선 전력 수신 장치는, 마그네틱 커플링을 통해 소스 디바이스로부터 통신에 사용하기 위한 통신용 전력을 수신하는 타겟 공진기; 및 상기 소스 디바이스로부터 수신된 메시지를 복조하는 제어 및 통신부를 포함하고, 상기 제어 및 통신부는 바이트 스케일의 일반형 패킷을 비트 스케일로 변환한 단축형 패킷을 이용하여, 상기 소스 디바이스로부터 수신된 메시지에 대한 응답 메시지를 상기 소스 디바이스에 전송한다.
무선 전력 전송 및 충전 시스템에서, 인-밴드 통신 방식을 이용하여 주변 기기에 대한 간섭을 줄이는 동시에, 전력 전송 효율을 높일 수 있다.
무선 전력 전송 및 충전 시스템에서, "바이트 스케일의 일반형 패킷을 비트 스케일로 변환한 단축형 패킷"을 이용하여 인-밴드 통신을 수행함으로써, 통신 오류를 줄이고 전력 전송 효율을 높일 수 있다.
제안되는 명령어(command) 메시지들 및 응답(response) 메시지들을 통해, 소스 디바이스와 타겟 디바이스간의 다양한 정보 교환이 가능하다.
도 1은 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 및 충전 시스템을 나타낸다.
도 2는 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 동작 환경을 나타낸다.
도 3은 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 일반형 패킷의 포맷을 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 일반형 패킷과 단축형 패킷의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 다른 일 실시 예에 따른 일반형 패킷과 단축형 패킷의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a은 일 실시 예에 따른 명령어(command) 의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 7b 내지 도 7c는 도 7a에 도시된 명령어 중 "타겟 공진기의 오프/온 요청"을 수신한 타겟 디바이스의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 내지 도 14는 공진기들의 실시 예들을 나타낸다.
도 15는 도 8에 도시된 공진기의 등가 회로를 나타낸다.
도 16은 일 실시예에 따른 공진기 및 피더에서 자기장의 분포를 나타낸다.
도 17은 일 실시예에 따른 공진기 및 피더의 구성을 나타낸 도면이다.
도 18은 일 실시예에 따른 피딩부의 피딩에 따른 공진기의 내부에서 자기장의 분포를 나타낸 도면이다.
도 19는 일 실시예에 따른 전기 자동차(electric vehicle) 충전 시스템을 나타낸다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 및 충전 시스템을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 및 충전 시스템은 소스 디바이스(110) 및 타겟 디바이스(120)를 포함한다.
소스 디바이스(110)는 AC/DC 컨버터(111), Power Detecter(113), 전력변환부(114), 제어 및 통신부(115) 및 소스 공진기(116)을 포함한다.
타겟 디바이스(120)는 타겟 공진기(121), 정류부(122), DC/DC 컨버터(123), 스위치부(124), 충전부(125) 및 제어 및 통신부(126)를 포함한다.
AC/DC 컨버터(111)는 Power Supply(112)로부터 출력되는 수십 Hz 대역의 AC 전압을 정류하여 DC 전압을 생성한다. AC/DC 컨버터(111)는 일정한 레벨의 DC 전압을 출력하거나, 제어 및 통신부(115)의 제어에 따라 DC 전압의 출력 레벨을 조정할 수 있다.
Power Detecter(113)는 AC/DC 컨버터(111)의 출력 전류 및 전압을 검출하고, 검출된 전류 및 전압에 대한 정보를 제어 및 통신부(115)로 전달한다. 또한, Power Detecter(113)는 전력변환부(114)의 입력 전류 및 전압을 검출할 수 도 있다.
전력변환부(114)는 수 MHz ~ 수십 MHz 대역의 스위칭 펄스 신호에 의하여 일정한 레벨의 DC 전압를 AC 전압으로 변환함으로써 전력을 생성할 수 있다. 즉, 전력변환부(114)는 공진 주파수를 이용하여 직류 전압을 교류 전압으로 변환함으로써, 타겟 디바이스에서 사용되는 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"을 생성할 수 있다. "통신용 전력" 및 "충전용 전력"에 대한 구체적인 설명은 도 3의 설명 부분에서 후술된다.
제어 및 통신부(115)는 스위칭 펄스 신호의 주파수를 제어할 수 있다. 제어 및 통신부(115)의 제어에 의하여 스위칭 펄스 신호의 주파수가 결정될 수 있다. 제어 및 통신부(115)는 전력변환부(114)를 제어함으로써, 타겟 디바이스(120)에 전송하기 위한 변조 신호를 생성할 수 있다. 즉, 제어 및 통신부(115)는 인-밴드 통신"을 통해 상기 타겟 디바이스에 다양한 메시지를 전송할 수 있다. 또한, 제어 및 통신부(115)는 반사파를 검출하고, 반사파의 포락선을 통해 타겟 디바이스로부터 수신되는 신호를 복조할 수 있다.
제어 및 통신부(115)는 다양한 방법을 통해, 인-밴드 통신을 수행하기 위한 변조 신호를 생성할 수 있다. 제어 및 통신부(115)는 스위칭 펄스 신호를 온/오프 함으로써, 변조신호를 생성할 수 있다. 또한, 제어 및 통신부(115)는 델타-시그마 변조를 수행하여, 변조신호를 생성할 수 있다. 제어 및 통신부(115)는 일정한 포락선을 가지는 펄스폭 변조신호를 생성할 수 있다.
한편, 제어 및 통신부(115)는 통신 채널을 이용하는 아웃-밴드 통신을 수행할 수 도 있다. 제어 및 통신부(115)는 Zigbee, Bluetooth 등의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 제어 및 통신부(115)는 아웃-밴드 통신을 통해 타겟 디바이스(120)와 데이터를 송수신 할 수 있다.
소스 공진기(116)는 전자기(electromagnetic) 에너지를 타겟 공진기(121)로 전달(transferring)한다. 즉, 소스 공진기(116)는 타겟 공진기(121)와의 마그네틱 커플링을 통해 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"을 타겟 디바이스(120)로 전달한다.
타겟 공진기(121)는 소스 공진기(116)로부터 전자기(electromagnetic) 에너지를 수신한다. 즉, 타겟 공진기(121)는 소스 공진기(116)와의 마그네틱 커플링을 통해 소스 디바이스(110)로부터 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"을 수신한다. 또한, 타겟 공진기(121)는 인-밴드 통신을 통해 상기 소스 디바이스로부터 다양한 메시지를 수신할 수 있다.
정류부(122)는 교류 전압을 정류함으로써, DC 전압을 생성한다. 즉, 정류부(122)는 타겟 공진기(121)에 수신된 교류 전압을 정류한다.
DC/DC 컨버터(123)는 정류부(122)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 충전부(125)의 용량에 맞게 조정한다. 예를 들어, DC/DC 컨버터(123)는 정류부(122)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 3~10Volt로 조정할 수 있다.
스위치부(124)는 제어 및 통신부(126)의 제어에 따라 온/오프 된다. 스위치부(124)가 오프되는 경우, 소스 디바이스(110)의 제어 및 통신부(115)는 반사파를 검출하게 된다. 즉, 스위치부(124)가 오프되는 경우, 소스 공진기(116)와 타겟 공진기(121) 사이의 마그네틱 커플링이 제거 될 수 있다.
충전부(125)는 배터리를 포함할 수 있다. 충전부(125)는 DC/DC 컨버터(123)로부터 출력되는 DC 전압을 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.
제어 및 통신부(126)는 공진 주파수를 이용하여 데이터를 송수신하는 인-밴드 통신을 수행할 수 있다. 이때, 제어 및 통신부(126)는 타겟 공진기(121)과 정류부(122) 사이의 신호를 검출하여 수신 신호를 복조하거나, 정류부(122)의 출력 신호를 검출하여 수신 신호를 복조할 수 있다. 즉, 제어 및 통신부(126)는 인-밴드 통신을 통해 수신된 메시지를 복조할 수 있다. 또한, 제어 및 통신부는 타겟 공진기(121)의 임피던스를 조정함으로써, 소스 디바이스(110)에 전송하는 신호를 변조할 수 있다. 또한, 제어 및 통신부는 스위치부(124)의 온/오프를 통해 소스 디바이스(110)에 전송하는 신호를 변조할 수 도 있다. 간단한 예로, 제어 및 통신부(126)는 타겟 공진기(121)의 임피던스를 증가 시킴으로써, 소스 디바이스(110)의 제어 및 통신부(115)에서 반사파가 검출되도록 할 수 있다. 반사파의 발생 여부에 따라, 소스 디바이스(110)의 제어 및 통신부(115)는 이진수 "0" 또는 "1"을 검출할 수 있다.
제어 및 통신부(126)는 바이트 스케일의 일반형 패킷을 비트 스케일로 변환한 단축형 패킷을 이용하여, 상기 소스 디바이스로부터 수신된 메시지에 대한 응답 메시지를 상기 소스 디바이스에 전송할 수 있다.
한편, 제어 및 통신부(126)는 통신 채널을 이용하는 아웃-밴드 통신을 수행할 수 도 있다. 제어 및 통신부(126)는 Zigbee, Bluetooth 등의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 제어 및 통신부(126)는 아웃-밴드 통신을 통해 소스 디바이스(110)와 데이터를 송수신 할 수 있다.
도 1에서, 제어 및 통신부(115)는 소스 공진기(116)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)을 설정할 수 있다. 소스 공진기(116)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)의 설정에 따라서, 소스 공진기(116)의 Q-factor(QS)가 결정될 수 있다.
또한, 제어 및 통신부(126)는 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)을 설정할 수 있다. 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)의 설정에 따라서, 타겟 공진기(121)의 Q-factor가 결정될 수 있다. 이때, 소스 공진기(116)의 공진 대역폭은 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭 보다 넓거나 좁게 설정될 수 있다. 통신을 통해, 소스 디바이스(110)와 타겟 디바이스(120)는 소스 공진기(116) 및 타겟 공진기(121) 각각의 공진 대역폭에 대한 정보를 공유할 수 있다. 타겟 디바이스(120)로부터 기준값 보다 높은 전력(High Power)이 요구되는 경우, 소스 공진기(116)의 큐-펙터 QS는 100 보다 큰 값으로 설정될 수 있다. 또한, 타겟 장치(120)로부터 기준 값 보다 낮은 전력(Low Power)이 요구되는 경우, 소스 공진기(116)의 큐-펙터 QS는 100보다 작은 값으로 설정될 수 있다.
공진 방식의 무선 전력 전송에서, 공진 대역폭은 중요한 factor이다. 소스 공진기(116)와 타겟 공진기(121) 사이의 거리 변화, 공진 임피던스의 변화, 임피던스 미스 매칭, 반사 신호 등을 모두 고려한 Q-factor를 Qt라 할 때, Qt는 수학식 1과 같이 공진 대역폭과 반비례 관계를 갖는다.
[수학식 1]
Figure 112012054119962-pat00001
수학식 1에서, f0는 중심주파수,
Figure 112012054119962-pat00002
는 대역폭,
Figure 112012054119962-pat00003
는 공진기 사이의 반사 손실, BWS는 소스 공진기(116)의 공진 대역폭, BWD는 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭을 나타낸다.
한편, 무선 전력 전송에 있어서, 무선 전력 전송의 효율 U는 수학식 2와 같이 정의될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112012054119962-pat00004
여기서, K는 소스 공진기(115)와 타겟 공진기(121) 사이의 에너지 커플링에 대한 결합 계수,
Figure 112012054119962-pat00005
는 소스 공진기(115)에서의 반사계수,
Figure 112012054119962-pat00006
는 타겟 공진기(121)에서의 반사계수,
Figure 112012054119962-pat00007
는 공진 주파수, M은 소스 공진기(116)와 타겟 공진기(121) 사이의 상호 인덕턴스, RS는 소스 공진기(116)의 임피던스, RD는 타겟 공진기(121)의 임피던스, QS는 소스 공진기(116)의 Q-factor, QD는 타겟 공진기(121)의 Q-factor, QK는 소스 공진기(116)와 타겟 공진기(121) 사이의 에너지 커플링에 대한 Q-factor이다.
상기 수학식 2를 참조하면, Q-factor는 무선 전력 전송의 효율과 관련이 높다.
따라서, 무선 전력 전송의 효율을 높이기 위하여 Q-factor는 높은 값으로 설정된다. 이때, QS 와 QD가 각각 지나치게 높은 값으로 설정된 경우, 에너지 커플링에 대한 결합 계수 K의 변화, 소스 공진기(116)와 타겟 공진기(121) 사이의 거리 변화, 공진 임피던스의 변화, 임피던스 미스 매칭 등에 의하여 무선 전력 전송의 효율이 감소하는 현상이 발생할 수 있다.
또한, 무선 전력 전송의 효율을 높이기 위해, 소스 공진기(116)와 타겟 공진기(121) 각각의 공진 대역폭을 지나치게 좁게(narrow) 설정하면, 외부의 작은 영향에도 임피던스 미스매칭 등이 쉽게 발생할 수 있다. 임피던스 미스 매칭을 고려하면, 수학식 1은 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112012054119962-pat00008
소스 공진기(115)와 타겟 공진기(121) 간의 공진 대역폭 또는 임피던스 매칭 주파수의 대역폭을 불평형(unbalance) 관계로 유지하는 경우, 결합 계수 K의 변화, 소스 공진기(116)와 타겟 공진기(121) 사이의 거리 변화, 공진 임피던스의 변화, 임피던스 미스 매칭 등에 의하여 무선 전력 전송의 효율이 감소하는 현상이 감소할 수 있다. 수학식 1 및 수학식 3에 따르면, 소스 공진기(116)와 타겟 공진기(121) 간의 공진 대역폭 또는 임피던스 매칭 주파수의 대역폭을 불평형(unbalance) 관계로 유지하면, 소스 공진기(116)의 큐-펙터와 타겟 공진기(121)의 큐-펙터는 서로 불평형(unbalance) 관계가 유지된다.
도 2는 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 동작 환경을 나타낸다.
도 2을 참조하면, 소스 디바이스(210)은 복수의 타겟 디바이스들(221, 223, 225)로 동시에 에너지를 무선으로 전달할 수 있다. 즉, 공진 방식의 무선 전력 전송 방식에 따르면, 하나의 소스 디바이스(220)는 복수의 타겟 디바이스들(221, 223, 225)을 동시에 충전할 수 있다.
또한, 공진 방식의 무선 전력 전송 방식에 따르면, 소스 디바이스(220) 및 복수의 타겟 디바이스들(221, 223, 225)은 아웃 밴드 통신을 이용하지 않고 인-밴드 통신을 통해 데이터를 송수신 할 수 있다.
인-밴드 통신 방식에 따르면, 소스 공진기와 타겟 공진기의 커플링 영역 내에서만 전력 및 신호의 전송이 가능하다. 따라서, 아웃 밴드 통신 방식과는 달리, 인-밴드 통신 방식은 주변 기기에 간섭을 적게 일으킨다. 여기서, 아웃 밴드 통신이란, Zigbee, Bluetooth 등의 통신 채널을 통한 통신을 의미한다. 인-밴드 통신 방식은 전력 전송 채널을 이용하여 데이터를 전송한다. 따라서, 인-밴드 통신 방식에서 데이터량이 증가하면 전력 전송 효율이 떨어 질 수 있다. 도 5 내지 도 7a에 도시된 비트 스케일의 단축형 패킷을 이용하면, 전력 전송 효율을 높일 수 있다. 또한, 도 5 내지 도 7a에 도시된 비트 스케일의 단축형 패킷을 이용하면, 간단한 패킷 구조를 통해 통신 오류가 최소화될 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 예에서, Source Device, Target Device 1 및 Target Device 2는 인-밴드 통신을 통해 데이터를 송수신할 수 있다. 또한, Source Device, Target Device 1 및 Target Device 2는 아웃-밴드 통신을 통해 데이터를 송수신할 수 도 있다.
도 3을 참조하면, 310단계에서 Source Device는 타겟 디바이스가 감지되지 않으면 대기 모드로 동작한다. Source Device는 대기 모드에서 Target Device 1 및 Target Device 2가 감지되면, 타겟 디바이스에서 사용되는 통신용 전력을 생성한다. 여기서, Source Device는 소정 주기로 테스트 신호를 전송하거나, 감압 센서를 이용하여 Target Device 1 또는 Target Device 2를 감지 할 수 있다. 예를 들어, Source Device 위에 Target Device 1이 놓여지는 경우, Source Device에 구비된 감압 센서를 통해 Target Device 1을 감지할 수도 있다. 또한, Source Device는 특정 제어 신호에 의하여 대기 모드에서 접속 모드로 전환할 수 도 있다. 이때, 접속 모드는 도 3의 320단계 및 330단계의 동작을 수행하는 모드를 의미한다.
320단계에서 Source Device는 마그네틱 커플링을 통해 Target Device 1 또는 Target Device 2에 통신용 전력을 전송한다. Source Device는 공진 주파수를 이용하여 직류 전압을 교류 전압으로 변환함으로써, 타겟 디바이스에서 사용되는 통신용 전력을 생성할 수 있다. 여기서, "통신용 전력"은 타겟 디바이스의 통신 모듈 및 프로세서를 활성화 시키기 위한 에너지를 의미한다. "통신용 전력"은 CW(constant wave)의 형태로 일정 시간 동안 전송될 수 있다. 따라서, Target Device 1 및 Target Device 2은 "통신용 전력"을 수신함으로써, 통신 모듈 및 프로세서의 동작에 필요한 전력을 공급 받을 수 있다.
330단계에서 Source Device는 타겟 디바이스를 웨이크-업 시키거나, "전력 전송 및 제어 모드에서 사용되는 가상 식별자"를 타겟 디바이스에 할당할 수 있다. 이때, "전력 전송 및 제어 모드"는 도 3의 340단계 내지 370단계의 동작을 수행하는 모드를 의미한다. 330단계에서 타겟 디바이스는 Source Device로부터 웨이크-업 요청 메시지를 수신하고, "가상 식별자"를 할당 받을 수 있다. 즉, 330단계에서 Target Device 1 및 Target Device 2는 웨이크-업 요청 메시지에 의해 통신 및 제어 기능을 활성화 시키고, Source Device로부터 "가상 식별자"를 할당 받을 수 있다.
330단계는, Source Device가 웨이크-업 요청 메시지를 Target Device 1 및 Target Device 2에 전송하는 331단계와, Source Device가 Target Device 1로부터 ACK(Acknowledge) 메시지를 수신하는 333단계 및 Source Device가 Target Device 2로부터 ACK(Acknowledge) 메시지를 수신하는 335단계를 포함할 수 있다. 이때, ACK(Acknowledge)는 Target Device 1 및 Target Device 2는 각각의 식별자 정보를 포함할 수 있다. ACK(Acknowledge)에 포함되는 식별자 정보는 Target Device 1 및 Target Device 2 각각의 고유한 식별자 일 수 있다.
한편, 웨이크-업 요청 메시지 및 상기 ACK 메시지 중 적어도 하나는, 바이트 스케일의 일반형 패킷을 비트 스케일로 변환한 단축형 패킷일 수 있다. 일반형 패킷 및 단축형 패킷에 대한 상세한 설명은 도 5 내지 도 7a을 통해 상세히 설명하기로 한다.
330단계는 가상 식별자를 할당하는 337단계를 더 포함할 수 있다. 즉, Source Device는 Target Device 1 및 Target Device 2에 "전력 전송 및 충전 모드에서 사용되는 가상 식별자"를 할당할 수 도 있다. 가상 식별자는 "전력 전송 및 충전 모드"에서 Target Device 1 및 Target Device 2 각각의 고유한 식별자 대신 사용될 수 있다. 즉, 가상 식별자는 충전시 사용되는 임시의 식별자이다. 예를 들어, 가상 식별자는 접속 순서에 따라 1~8의 숫자로 부여될 수 도 있다. 고유한 식별자와는 달리, 가상 식별자는 단순히 "전력 전송 및 제어 모드"에서 타겟 디바이스를 구별하는 용도로 사용될 수 있다. 고유한 식별자는 모델명, 제품의 일련 번호, 제조사 정보 등을 포함하는 byte 단위의 긴 데이터일 수 있다. 반면, 가상 식별자는 3~4bit의 짧은 데이터일 수 있다.
340단계에서 Source Device는 단축형 패킷을 이용하여 Target Device 1 및/또는 Target Device 2와 통신할 수 있다. 즉, 340단계에서 Source Device는 단축형 패킷을 이용하여 Target Device 1 및/또는 Target Device 2에 요구(Request) 또는 정보(Information) 메시지를 전송한다. Request 또는 Information 메시지는 Target Device 1 및/또는 Target Device 2에 전송할 전력량을 파악하기 위한 메시지, Target Device 1 및/또는 Target Device 2의 상태 정보를 파악하기 위한 메시지를 포함한다. Request 또는 Information 메시지의 구체적인 예들은 도 7a을 통해 상세히 설명하기로 한다. 340단계는 Source Device가 Request 또는 Information 메시지를 Target Device 1에 전송하는 341단계 및 Source Device가 Target Device 1로부터 Response 메시지를 수신하는 345단계를 포함할 수 있다. 또한, 340단계는 Source Device가 Request 또는 Information 메시지를 Target Device 2에 전송하는 341단계 및 Source Device가 Target Device 2로부터 Response 메시지를 수신하는 345단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, Request 또는 Information 메시지는 도 5의 (b)와 같이 구성될 수 있다. 그리고, Response 메시지는 도 6의 (b)와 같이 구성될 수 있다.
350단계에서, Source Device는 Target Device 1 및/또는 Target Device 2에 특정 명령을 전송하거나, 특정 동작을 지시할 수 있다. 350단계는 필요에 따라 수행되거나 생략될 수 있다. 예를 들어, Target Device 2에 특정 동작을 지시할 필요가 있는 경우, 350단계에서, Source Device는 Target Device 2에 특정 동작을 지시하기 위한 메시지를 전송할 수 있다.
360단계에서 Source Device는 Target Device 1 및/또는 Target Device 2에 충전용 전력을 전송할 수 있다. 즉, Source Device는 340단계를 통해 타겟 디바이스들의 상태 정보 등을 파악한 후, 360단계에서 충전용 전력을 전송할 수 있다. 충전용 전력은 소정 시간 동안 계속 전송될 수 있으며, "통신용 전력" 보다 높은 전력 레벨로 전송될 수 있다. 예를 들어, "통신용 전력"의 전력 레벨은 0.1~1Watt이고, "충전용 전력"의 전력 레벨은 1~20Watt일 수 있다.
한편, Source Device는 충전용 전력을 기 설정된 시간 동안 전송한 후, 370단계에서 Target Device 1 및/또는 Target Device 2와 다시 통신을 수행할 수 도 있다. 예를 들어, Source Device는 Target Device 2의 충전이 완료된 것으로 판단한 경우, 370단계에서 Target Device 2에 충전 중단을 요청할 수 있다. 또한, Source Device는 Target Device 1 및/또는 Target Device 2의 충전 상태를 파악하기 위해 370단계에서 상태 정보를 요청하는 메시지를 전송할 수 도 있다.
도 4는 도 3에서 소스 디바이스와 타겟 디바이스 사이의 통신에 대한 부분을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 소스 디바이스는 공진 주파수를 이용하여 직류 전압을 교류 전압으로 변환함으로써 타겟 디바이스에서 사용되는 통신용 전력을 생성하고, 마그네틱 커플링을 통해 상기 통신용 전력을 상기 타겟 디바이스에 전송한다. 통신용 전력이 전송된 후, 소스 디바이스와 타겟 디바이스 사이의 통신이 수행될 수 있다.
소스 디바이스는 인-밴드 통신 또는 아웃-밴드 통신을 통해 상기 타겟 디바이스에 요구(Request) 또는 정보(Information) 메시지를 전송한다. 이때, 상기 Request 또는 Information 메시지는 비트 스케일의 "Request 또는 Information 메시지의 시작을 나타내는 필드", "타겟 디바이스의 식별자를 나타내는 필드", "타겟 디바이스에 전달하는 명령어를 나타내는 필드" 및 "상기 Request 또는 Information 메시지의 오류 체크를 위한 체크 필드"를 포함한다.
타겟 디바이스는 인-밴드 통신 또는 아웃-밴드을 통해 상기 요구(Request) 또는 정보(Information) 메시지에 대한 응답(Response) 메시지를 소스 디바이스에 전송한다. 이때, 상기 응답메시지는 비트 스케일의 "응답 메시지의 시작을 나타내는 필드", "소스 디바이스에 전달하는 명령어를 나타내는 필드", "소스 디바이스에 전달하는 데이터를 나타내는 필드" 및 "상기 Response 메시지의 오류 체크를 위한 체크 필드"를 포함한다.
이하, 도 5 및 도 6을 통해, 상기 "Request 또는 Information 메시지" 및 "Response 메시지"의 구체적인 설명이 제시된다.
도 5는 일 실시 예에 따른 일반형 패킷과 단축형 패킷의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 일반형 패킷(510) 및 단축형 패킷(520)은 소스 디바이스에서 타겟 디바이스로 전송되는 메시지의 포맷을 나타낸다.
도 5을 참조하면, 일반형 패킷(510)은 바이트 스케일의 여러 필드들로 구성된다. 즉, 일반형 패킷(510)에 포함되는 필드들 각각의 크기는 8 X N(N은 1이상의 정수) byte이다. 일반형 패킷(510)은 "패킷의 시작을 나타내는 STX(Start of Text) 필드", "송신측의 주소를 나타내는 SRC(Source) 필드", "수신측의 주소를 나타내는 DST(destination) 필드", "송신측에서 수신측에 전달하는 명령어를 나타내는 CMD(Command) 필드(511)", "data 또는 DATA 필드(513)의 길이를 나타내는 LEN(Length) 필드", "명령어와 관련된 data를 포함하는 DATA 필드(513)", "패킷의 끝을 나타내는 ETX(End of Text) 필드" 및 "패킷의 오류 체크를 위한 CS(Check Sum) 필드"를 포함한다.
일 측면에 있어서, 소스 디바이스는 "바이트 스케일의 일반형 패킷(510)을 비트 스케일로 변환한 단축형 패킷(520)"을 타겟 디바이스에 전송할 수 있다. 또한, 소스 디바이스는 타겟 디바이스를 검출한 후, 도 3의 330단계에서는 일반형 패킷(510)을 이용하여 타겟 디바이스에 메시지를 전송하고, 도 3의 340단계, 350단계 및 370단계에서는 단축형 패킷(520)을 이용하여 타겟 디바이스에 메시지를 전송할 수 도 있다.
단축형 패킷(520)은 비트 스케일의 여러 필드들로 구성될 수 있다. 즉, 단축형 패킷(520)에 포함되는 필드들 각각의 크기는 N(N은 1이상의 정수) bit이다. 단축형 패킷(520)의 구조는 상기 "Request 또는 Information 메시지"에 적용될 수 있다. 즉, Request 또는 Information 메시지의 구조는 단축형 패킷(520)의 구조와 동일할 수 있다. 단축형 패킷(520)은 "패킷의 시작을 나타내는 SB(Start Bit) 필드(521)", "타겟 디바이스의 식별자를 나타내는 Target ID 필드(522)", "타겟 디바이스에 전달하는 명령어를 나타내는 CMD 필드(523)" 및 "단축형 패킷(520)의 오류 체크를 위한 CB(Check Bit) 필드(525)"를 포함한다. 또한, 단축형 패킷(520)은 "명령어와 관련된 data를 포함하는 DATA 필드(524)"를 더 포함할 수 도 있다.
Target ID 필드(522)의 길이는 소스 디바이스가 몇 대의 타겟 디바이스를 충전할 수 있는 지 여부에 따라서 결정될 수 있다. 예를 들어, 소스 디바이스가 8대 이하의 타겟 디바이스를 충전할 수 있는 경우, Target ID 필드(522)의 길이는 3~4bits로 결정될 수 있다. Target ID 필드(522)는 가상 식별자가 삽입될 수 있다.
도 6은 다른 일 실시 예에 따른 일반형 패킷과 단축형 패킷의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 일반형 패킷(610) 및 단축형 패킷(620)은 타겟 디바이스에서 소스 디바이스로 전송되는 메시지의 포맷을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 일반형 패킷(610)은 바이트 스케일의 여러 필드들로 구성된다. 즉, 일반형 패킷(610)에 포함되는 필드들 각각의 크기는 8 X N(N은 1이상의 정수) byte이다. 일반형 패킷(610)은 "무선 환경에서 패킷의 손실을 방지하기 위해 추가되는 PA(Preamble) 필드", "패킷의 시작을 나타내는 STX(Start of Text) 필드", "송신측의 주소를 나타내는 SRC(Source) 필드", "수신측의 주소를 나타내는 DST(destination) 필드", "송신측에서 수신측에 전달하는 명령어를 나타내는 CMD(Command) 필드(611)", "data 또는 DATA 필드(513)의 길이를 나타내는 LEN(Length) 필드", "명령어와 관련된 data를 포함하는 DATA 필드(613)", "패킷의 끝을 나타내는 ETX(End of Text) 필드" 및 "패킷의 오류 체크를 위한 CS(Check Sum) 필드"를 포함한다.
일 측면에 있어서, 타겟 디바이스는 "바이트 스케일의 일반형 패킷(610)을 비트 스케일로 변환한 단축형 패킷(620)"을 소스 디바이스에 전송할 수 있다. 또한, 타겟 디바이스는 소스 디바이스로부터 웨이크-업 요청 신호를 수신한 후, 도 3의 330단계에서는 일반형 패킷(610)을 이용하여 소스 디바이스에 메시지를 전송하고, 도 3의 340단계, 350단계 및 370단계에서는 단축형 패킷(620)을 이용하여 타겟 디바이스에 메시지를 전송할 수 도 있다. 한편, 타겟 디바이스가 복수인 경우에도, Target ID 필드(522)에 지정된 타겟 디바이스 만이 소스 디바이스에 응답을 하기 때문에, 단축형 패킷(620)에 수신측의 주소를 나타내는 필드는 생략될 수 있다.
단축형 패킷(620)은 비트 스케일의 여러 필드들로 구성될 수 있다. 즉, 단축형 패킷(620)에 포함되는 필드들 각각의 크기는 N(N은 1이상의 정수) bit이다. 단축형 패킷(620)의 구조는 상기 "Response 메시지"에 적용될 수 있다. 즉, Response 메시지의 구조는 단축형 패킷(620)의 구조와 동일할 수 있다. 단축형 패킷(620)은 "무선 환경에서 패킷의 손실을 방지하기 위해 추가되는 PA 필드(621)", "패킷의 시작을 나타내는 START CODE 필드(622)", "소스 디바이스에 전달하는 명령어를 나타내는 CMD 필드(623)", "명령어와 관련된 data를 나타내는 DATA 필드(624)" 및 "단축형 패킷(620)의 오류 체크를 위한 CRC-5 필드(625)"를 포함한다. 여기서, PA 필드(621)는 일종의 더미(dummy) 데이터이다. 한편, DATA 필드(624)의 길이는 명령어 또는 data의 종류에 따라 가변될 수 있다. 따라서, 단축형 패킷(620)의 전체 길이는 DATA 필드(624)의 길이에 따라 가변될 수 있다. 따라서, CRC-5 필드(625)에 가변 길이의 단축형 패킷(620)을 고려하여 bit수에 상관없이 오류 체크가 가능한 CRC 코드가 삽입될 수 있다.
도 7a은 일 실시 예에 따른 명령어(command) 의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a에 도시된 코드들 중 어느 하나는 도 5의 CMD 필드(523) 또는 도 6의 CMD 필드(623)에 삽입될 수 있다. 도 7a에 도시된 명령어 들은 예시적인 것이며, 코드의 길이는 4bits에서 8bits, 12bits 등으로 늘어날 수 있다. 예를 들어, 도 7a에 도시되지는 않았지만, 타겟 디바이스에 전송할 전력량을 파악하기 위한 명령어가 추가될 수 도 있다.
Reset 명령어, 0001
"Reset 명령어"는 도 3의 340단계, 350단계 또는 370 단계에서 사용될 수 있다. 소스 디바이스는 타겟 디바이스의 동작에 이상이 있는 것으로 판단되면, CMD 필드(523)에 "0001"을 삽입하고, CMD 필드(523)에 "0001"이 삽입된 단축형 패킷(520)을 타겟 디바이스에 전송할 수 있다. 즉, "Reset 명령어"는 타겟 디바이스의 동작에 이상이 있는 경우, 타겟 디바이스의 리셋을 요청하기 위한 명령어이다. 타겟 디바이스는 "Reset 명령어"를 수신하면, 소스 디바이스에 ACK를 전송할 수 있다. 또한, 타겟 디바이스는 "Reset 명령어"를 수신하면 시스템 리셋을 수행할 수 있다.
Target의 입력 전압 및 전류 요청 명령어, 0010
"Target의 입력 전압 및 전류 요청 명령어"는 타겟 디바이스의 전력 수신 상태를 확인할 필요가 있을 때 사용된다. "Target의 입력 전압 및 전류 응답 명령어"는 Target의 입력 전압 값 및 전류 값을 요청하기 위한 명령어이다. 소스 디바이스는 타겟 디바이스의 전력 수신 상태를 확인하기 위하여, CMD 필드(523)에 "0010"을 삽입하고, CMD 필드(523)에 "0010"이 삽입된 단축형 패킷(520)을 타겟 디바이스에 전송할 수 있다.
Target의 입력 전압 및 전류 응답 명령어, 0010
"Target의 입력 전압 및 전류 응답 명령어"는 상기 "Target의 입력 전압 및 전류 요청 명령어"에 대한 응답을 위해 사용될 수 있다. 즉, "Target의 입력 전압 및 전류 응답 명령어"는 Target의 입력 전압 값 및 전류 값의 요청에 대한 응답 메시지임을 나타내는 명령어이다. 즉, 타겟 디바이스는 CMD 필드(523)에 "0010"이 삽입된 단축형 패킷(520)을 수신하면, 입력 전압 및 전류를 측정한다. 여기서, 입력 전압 및 전류는 도 1의 정류부(122)의 출력 전압 및 전류일 수 있다. 또한, 입력 전압 및 전류는 도 1의 정류부(122)의 입력 전압 및 전류일 수 있다. 타겟 디바이스는 CMD 필드(623)에 "0010"이 삽입된 단축형 패킷(620)을 소스 디바이스로 전송한다. 이때, 단축형 패킷(620)의 DATA 필드(624)는 "측정된 Target의 입력 전압 값 및 전류 값"을 포함한다. 소스 디바이스는 "측정된 Target의 입력 전압 값 및 전류 값"을 통해 전력 전송 효율을 알 수 있다. 즉, 소스 디바이스는 "측정된 Target의 입력 전압 값 및 전류 값"을 통해 수신된 전력량을 알 수 있고, 수신된 전력량과 전송된 전력량의 비율을 통해 전력 전송 효율을 계산할 수 있다.
Target의 DC/DC 출력 전압 및 전류 요청 명령어, 0011
"Target의 DC/DC 출력 전압 및 전류 요청 명령어"는 타겟 디바이스의 부하(load)에 공급되는 전력량을 확인하기 위하여 사용된다. 즉, "Target의 DC/DC 출력 전압 및 전류 요청 명령어"는 Target의 DC/DC 출력 전압 값 및 전류 값을 요청하기 위한 명령어이다. 타겟 디바이스의 부하(load)에 공급되는 전력량을 확인하기 위하여, 소스 디바이스는 CMD 필드(523)에 "0011"을 삽입하고, CMD 필드(523)에 "0011"이 삽입된 단축형 패킷(520)을 타겟 디바이스에 전송할 수 있다.
Target의 DC/DC 출력 전압 및 전류 요청 명령어, 0011
"Target의 DC/DC 출력 전압 및 전류 응답 명령어"는 상기 "Target의 DC/DC 출력 전압 및 전류 요청 명령어"에 대한 응답을 위해 사용될 수 있다. 즉, "Target의 DC/DC 출력 전압 및 전류 응답 명령어"는 Target의 DC/DC 출력 전압 값 및 전류 값의 요청에 대한 응답임을 나타내는 명령어이다. 타겟 디바이스는 CMD 필드(523)에 "0011"이 삽입된 단축형 패킷(520)을 수신하면, DC/DC 출력 전압 및 전류를 측정한다. 여기서, DC/DC는 도 1의 DC/DC 컨버터(123)일 수 있다. 타겟 디바이스는 CMD 필드(623)에 "0011"이 삽입된 단축형 패킷(620)을 소스 디바이스로 전송한다. 이때, 단축형 패킷(620)의 DATA 필드(624)는 "측정된 DC/DC 출력 전압 값 및 전류 값"을 포함한다.
ACK 명령어, 0100
"ACK 명령어"는 메시지를 잘 받았다는 확인이 필요한 경우에 사용된다.
NACK 명령어, 1001
"NACK 명령어"는 수신된 메시지에 오류가 있는 경우에 사용된다.
Power on 요청 명령어, 0101
"Power on 요청 명령어"는 도 1의 스위치부(124)의 on을 요청할 필요가 있는 경우에 사용될 수 있다. 즉, "Power on 요청 명령어"는 부하에 전원 공급을 명령하기 위한 명령어이다. 타겟 디바이스는 "Power on 요청 명령어"를 수신하면, 부하에 전원 공급을 시작한다.
Power off 요청 명령어, 0110
"Power off 요청 명령어"는 도 1의 스위치부(124)의 off를 요청할 필요가 있는 경우에 사용될 수 있다. 즉, "Power off 요청 명령어"는 부하로의 전원 공급 중단을 요청하기 위한 명령어이다. 타겟 디바이스는 "Power off 요청 명령어"를 수신하면, 부하로의 전원 공급을 중단한다. 소스 디바이스는 복수의 타겟 디바이스들 중 특정 타겟 디바이스로의 전력 공급을 중단할 필요가 있는 경우, "Power off 요청 명령어"를 사용할 수 있다. 예를 들어, 소스 디바이스는 복수의 타겟 디바이스들 중, 전력 전송 효율이 기 설정된 기준보다 낮은 타겟 디바이스에 "Power off 요청 명령어"를 전송할 수 도 있다.
Target의 상태 정보 요청 명령어, 0111
"Target의 상태 정보 요청 명령어"는 타겟 디바이스의 상태 정보를 요청하기 위해 사용될 수 있다. 소스 디바이스는 타겟 디바이스의 충전 상태, 온도, 등을 확인할 필요가 있는 경우, CMD 필드(523)에 "0111"을 삽입하고, 단축형 패킷(520)을 타겟 디바이스에 전송한다.
Target의 상태 정보 응답 명령어, 0111
"Target의 상태 정보 응답 명령어"는 타겟 디바이스의 상태 정보 요청에 대한 응답임을 나타내는 명령어이다. 타겟 디바이스는 "Target의 상태 정보 요청 명령어"를 수신하면, 충전 상태, 온도 등을 확인하고, CMD 필드(623)에 "0111"이 삽입된 단축형 패킷(620)을 소스 디바이스로 전송한다. 이때, 단축형 패킷(620)의 DATA 필드(624)는 "충전 상태 또는 온도에 대한 데이터"를 포함한다. 충전 상태는 타겟 디바이스의 배터리의 충전 정도일 수 있다.
접속 규격 명령어, 0111
"접속 규격 명령어"는 타겟 디바이스에게 특정 통신 규칙을 전달하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 소스 디바이스는 "접속 규격 명령어"를 통해 통신 주기, 통신 슬롯, 응답 규칙 등을 복수의 타겟 디바이스들에 전송할 수 있다. 이때, 통신 주기, 통신 슬롯, 응답 규칙 등은 DATA 필드(524)에 삽입될 수 있다.
Target의 충전용 ID 요청 명령어, 1010
타겟 디바이스는 CMD 필드(623)에 "1010"이 삽입된 단축형 패킷(620)을 소스 디바이스로 전송함으로써, 충전용 ID를 요청할 수 있다. 이때, 충전용 ID는 도 3의 330단계에서 할당되는 "전력 전송 및 제어 모드에서 사용되는 가상 식별자"를 의미한다.
Target의 충전용 ID 응답 명령어, 1010
소스 디바이스는 CMD 필드(523)에 "1010"을 삽입하고, DATA 필드(524)에 충전용 ID를 삽입한 후, 단축형 패킷(520)을 타겟 디바이스에 전송할 수 있다.
Target의 Device 등록 정보 요청 명령어, 1110
소스 디바이스는 타겟 디바이스의 등록 정보를 요청하기 위하여, "Target의 Device 등록 정보 요청 명령어"를 사용할 수 있다. 여기서, Target의 Device 등록 정보는 타겟 디바이스의 시스템 정보를 의미한다. 즉, Device 등록 정보는 "TV/Camera/Cell Phone/전기 자동차 등과 같은 제품의 종류", "제조사 정보", "모델명", "Battery type", "충전 방식", "Load의 임피던스 값", "Target 공진기의 특성에 대한 정보", "사용 주파수 대역에 대한 정보", "소요되는 전력량", "고유의 식별자", "제품의 버전 또는 규격 정보" 등을 포함할 수 있다. 이때, "고유의 식별자"는 N byte의 시리얼 넘버일 수도 있고, 시리얼 넘버를 M bit의 길이로 변환한 짧은(Short) 식별자일 수 도 있다. Target 공진기의 특성에 대한 정보는 타겟 공진기의 Q 및 K값을 포함할 수 있다. 또한, Target 공진기의 특성에 대한 정보는 2차원 공진기 또는 3차원 공진기와 같은 공진기의 타입에 대한 정보, 공진기의 L/C값, 임피던스 매칭 정보 등을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, CMD 필드(523)에 "1110"이 삽입되고, DATA 필드(524)에 "0001"이 삽입된 경우, 제품 종류에 대한 요청일 수 있다. 또 다른 예로, "1110"이 삽입되고, DATA 필드(524)에 "0011"이 삽입된 경우, 모델명에 대한 요청일 수 있다. 즉, 소스 디바이스와 타겟 디바이스 사이에 약속된 방식에 따라서 요청 되는 정보가 달라질 수 있다.
한편, 소스 디바이스는 도 3의 330단계에서 "Target의 Device 등록 정보 요청 명령어"를 타겟 디바이스에 전송할 수 있다. 즉, 소스 디바이스는 타겟 디바이스를 감지한 후, 감지된 타겟 디바이스의 등록 정보를 확인하기 위하여, "Target의 Device 등록 정보 요청 명령어"를 타겟 디바이스에 전송할 수 있다. 또한, 소스 디바이스는 도 3의 340 단계에서 "Target의 Device 등록 정보 요청 명령어"를 타겟 디바이스에 전송할 수 있다.
Target의 Device 등록 정보 응답 명령어, 1110
타겟 디바이스는 "Target의 Device 등록 정보 요청 명령어"에 대항 응답으로 "Target의 Device 등록 정보 응답 명령어"를 사용할 수 있다. 즉, "Target의 Device 등록 정보 응답 명령어"는 디바이스의 등록 정보 요청에 대한 응답임을 나타내는 명령어이다. 이때, 단축형 패킷(620)의 DATA 필드(624)는 Device 등록 정보를 포함한다.
한편, 타겟 디바이스는 도 3의 330 단계에서 "Target의 Device 등록 정보 요청 명령어"를 수신하고, "Target의 Device 등록 정보 응답 명령어"를 소스 디바이스에 전송할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 333단계 또는 335단계에서 전송되는 ACK 메시지는 Device 등록 정보를 포함할 수 있다. 또한, 타겟 디바이스는 도 3의 341단계에서 "Target의 Device 등록 정보 요청 명령어"를 수신한 경우, 343단계에서 "Target의 Device 등록 정보 응답 명령어"를 소스 디바이스에 전송할 수 있다.
단축형 패킷에서 일반형 패킷으로의 전환 요청 명령어, 1111
"단축형 패킷에서 일반형 패킷으로의 전환 요청 명령어"는 메시지의 포맷 변경을 요청하기 위한 명령어이다. 경우에 따라서, 소스 디바이스 또는 타겟 디바이스는 일반형 패킷을 이용하여 통신할 수 도 있다. CMD 필드(523) 또는 CMD 필드(624)에 "1111"이 삽입된 경우, 소스 디바이스 또는 타겟 디바이스는 통신을 위한 패킷의 포맷을 변경한다. 즉, 단축형 패킷(520, 620)을 이용하여 통신을 수행하는 도중 CMD 필드(523) 또는 CMD 필드(624)에 "1111"이 삽입된 단축형 패킷(520, 620)을 수신하면, 이후의 통신은 일반형 패킷(510, 520)을 통해 수행될 수 있다.
타겟 공진기의 온/오프를 제어하기 위한 명령어
도 7aa에서 "타겟 공진기의 오프/온 요청"은, 타겟 공진기의 온/오프를 제어하기 위한 명령어이다. "타겟 공진기의 온/오프를 제어하기 위한 명령어"를 위한 코드는 "0000"을 사용하거나, 기 설정된 다른 코드를 사용할 수 있다. 또한, "타겟 공진기를 온(on) 시키기 위한 명령어"와 "타겟 공진기를 오프(off) 시키기 위한 명령어"를 위한 코드는 서로 다를 수 있다. 소스 디바이스는 복수의 타겟 디바이스들 중 특정 타겟 디바이스의 공진기를 오프시킬 필요가 있는 경우, "타겟 공진기를 오프(off) 시키기 위한 명령어"를 해당 타겟 디바이스에 전송한다. "타겟 공진기를 오프(off) 시키기 위한 명령어"를 수신한 타겟 디바이스는 타겟 공진기를 오프 시킨다. 타겟 공진기의 온/오프는, 도 7b 내지 도 7c에 도시된 스위치를 온/오프 시키는 것에 의해 가능하다. 도 7c에서, 스위치를 오프 시키면, 타겟 공진기는 오프된다. 다만, 도 7b에서, 스위치를 온 시키는 경우, 커패시터 성분이 제거되기 때문에 타겟 공진기는 오프된다. 또한, 타겟 디바이스는 도 1의 타겟 공진기(121)와 정류부(122) 사이 또는 정류부(122)와 DC/DC 컨버터(123) 사이를 오프 시킴으로써, 타겟 공진기(121)를 오프 시킬 수 도 있다.
한편, 소스 공진기, 및/또는 리피터 공진기 및/또는 타겟 공진기는 헬릭스(helix) 코일 구조의 공진기, 또는 스파이럴(spiral) 코일 구조의 공진기, 또는 meta-structured 공진기로 구성될 수 있다.
이미 잘 알려진 내용들이지만, 이해의 편의를 위하여 관련 용어들을 기술한다. 모든 물질들은 고유의 투자율(Mu) 및 유전율(epsilon)을 갖는다. 투자율은 해당 물질에서 주어진 자계(magnetic field)에 대해 발생하는 자기력선속밀도(magnetic flux density)와 진공 중에서 그 자계에 대해 발생하는 자기력선속밀도의 비를 의미한다. 그리고, 유전율은 해당 물질에서 주어진 전계(electric field)에 대해 발생하는 전기력선속밀도(electric flux density)와 진공 중에서 그 전계에 대해 발생하는 전기력선속밀도의 비를 의미한다. 투자율 및 유전율은 주어진 주파수 또는 파장에서 해당 물질의 전파 상수를 결정하며, 투자율 및 유전율에 따라 그 물질의 전자기 특성이 결정된다. 특히, 자연계에 존재하지 않는 유전율 또는 투자율을 가지며, 인공적으로 설계된 물질을 메타 물질이라고 하며, 메타 물질은 매우 큰 파장(wavelength) 또는 매우 낮은 주파수 영역에서도 쉽게(즉, 물질의 사이즈가 많이 변하지 않더라도) 공진 상태에 놓일 수 있다.
도 8 내지 도 14는 공진기들의 실시 예들을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 2 차원 구조의 공진기를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 2 차원 구조의 공진기는 제1 신호 도체 부분(811), 제2 신호 도체 부분(812) 및 그라운드 도체 부분(813)을 포함하는 전송 선로, 커패시터(820), 매칭기(830) 및 도체들(841, 842)을 포함한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 커패시터(820)는 전송 선로에서 제1 신호 도체 부분(811)과 제2 신호 도체 부분(812) 사이에 위치에 직렬로 삽입되며, 그에 따라 전계(electric field)는 커패시터(820)에 갇히게 된다. 일반적으로, 전송 선로는 상부에 적어도 하나의 도체, 하부에 적어도 하나의 도체를 포함하며, 상부에 있는 도체를 통해서는 전류가 흐르며, 하부에 있는 도체는 전기적으로 그라운드된다(grounded). 본 명세서에서는 전송 선로의 상부에 있는 도체를 제1 신호 도체 부분(811)과 제2 신호 도체 부분(812)로 나누어 부르고, 전송 선로의 하부에 있는 도체를 그라운드 도체 부분(813)으로 부르기로 한다.
도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 공진기(800)는 2 차원 구조의 형태를 갖는다. 전송 선로는 상부에 제1 신호 도체 부분(811) 및 제2 신호 도체 부분(812)을 포함하고, 하부에 그라운드 도체 부분(813)을 포함한다. 제1 신호 도체 부분(811) 및 제2 신호 도체 부분(812)과 그라운드 도체 부분(813)은 서로 마주보게 배치된다. 전류는 제1 신호 도체 부분(811) 및 제2 신호 도체 부분(812)을 통하여 흐른다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이 제1 신호 도체 부분(811)의 한쪽 단은 도체(842)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 커패시터(820)와 연결된다. 그리고, 제2 신호 도체 부분(812)의 한쪽 단은 도체(841)와 접지되며, 다른 쪽 단은 커패시터(820)와 연결된다. 결국, 제1 신호 도체 부분(811), 제2 신호 도체 부분(812) 및 그라운드 도체 부분(813), 도체들(1641, 1642)은 서로 연결됨으로써, 공진기(800)는 전기적으로 닫혀 있는 루프 구조를 갖는다. 여기서, '루프 구조'는 원형 구조, 사각형과 같은 다각형의 구조 등을 모두 포함하며, '루프 구조를 갖는다고 함은' 전기적으로 닫혀 있다는 것을 의미한다.
커패시터(820)는 전송 선로의 중단부에 삽입된다. 보다 구체적으로, 커패시터(820)는 제1 신호 도체 부분(811) 및 제2 신호 도체 부분(812) 사이에 삽입된다. 이 때, 커패시터(820)는 집중 소자(lumped element) 및 분산 소자(distributed element) 등의 형태를 가질 수 있다. 특히, 분산 소자의 형태를 갖는 분산된 커패시터는 지그재그 형태의 도체 라인들과 그 도체 라인들 사이에 존재하는 높은 유전율을 갖는 유전체를 포함할 수 있다.
커패시터(820)가 전송 선로에 삽입됨에 따라 상기 공진기(800)는 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있다. 여기서, 메타물질이란 자연에서 발견될 수 없는 특별한 전기적 성질을 갖는 물질로서, 인공적으로 설계된 구조를 갖는다. 자연계에 존재하는 모든 물질들의 전자기 특성은 고유의 유전율 또는 투자율을 가지며, 대부분의 물질들은 양의 유전율 및 양의 투자율을 갖는다. 대부분의 물질들에서 전계, 자계 및 포인팅 벡터에는 오른손 법칙이 적용되므로, 이러한 물질들을 RHM(Right Handed Material)이라고 한다. 그러나, 메타물질은 자연계에 존재하지 않는 유전율 또는 투자율을 가진 물질로서, 유전율 또는 투자율의 부호에 따라 ENG(epsilon negative) 물질, MNG(mu negative) 물질, DNG(double negative) 물질, NRI(negative refractive index) 물질, LH(left-handed) 물질 등으로 분류된다.
이 때, 집중 소자로서 삽입된 커패시터(820)의 커패시턴스가 적절히 정해지는 경우, 상기 공진기(800)는 메타물질의 특성을 가질 수 있다. 특히, 커패시터(820)의 커패시턴스를 적절히 조절함으로써, 공진기는 음의 투자율을 가질 수 있으므로, 본 발명의 일실시예에 따른 공진기(800)는 MNG 공진기로 불려질 수 있다. 아래에서 설명하겠지만, 커패시터(820)의 커패시턴스를 정하는 전제(criterion)들은 다양할 수 있다. 공진기(800)가 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있도록 하는 전제(criterion), 상기 공진기(800)가 대상 주파수에서 음의 투자율을 갖도록 하는 전제 또는 상기 공진기(800)가 대상 주파수에서 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 갖도록 하는 전제 등이 있을 수 있고, 상술한 전제들 중 적어도 하나의 전제 아래에서 커패시터(820)의 커패시턴스가 정해질 수 있다.
상기 MNG 공진기(800)는 전파 상수(propagation constant)가 0일 때의 주파수를 공진 주파수로 갖는 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 가질 수 있다. MNG 공진기(800)는 영번째 공진 특성을 가질 수 있으므로, 공진 주파수는 MNG 공진기(800)의 물리적인 사이즈에 대해 독립적일 수 있다. 즉, 아래에서 다시 설명하겠지만, MNG 공진기(800)에서 공진 주파수를 변경하기 위해서는 커패시터(820)를 적절히 설계하는 것으로 충분하므로, MNG 공진기(800)의 물리적인 사이즈를 변경하지 않을 수 있다.
또한, 근접 필드(near field)에서 전계는 전송 선로에 삽입된 커패시터(820)에 집중되므로, 커패시터(820)로 인하여 근접 필드에서는 자계(magnetic field)가 도미넌트(dominant)해진다. 그리고, MNG 공진기(800)는 집중 소자의 커패시터(820)을 이용하여 높은 큐-팩터(Q-Factor)를 가질 수 있으므로, 전력 전송의 효율을 향상시킬 수 있다. 참고로, 큐-팩터는 무선 전력 전송에 있어서 저항 손실(ohmic loss)의 정도 또는 저항(resistance)에 대한 리액턴스의 비를 나타내는데, 큐-팩터가 클수록 무선 전력 전송의 효율이 큰 것으로 이해될 수 있다.
또한, MNG 공진기(800)는 임피던스 매칭을 위한 매칭기(830)를 포함할 수 있다. 이 때, 매칭기(830)는 MNG 공진기(800) 의 자계의 강도를 적절히 조절 가능(tunable)하고, 매칭기(830)에 의해 MNG 공진기(800)의 임피던스는 결정된다. 그리고, 전류는 커넥터(840)를 통하여 MNG 공진기(800)로 유입되거나 MNG 공진기(800)로부터 유출될 수 있다. 여기서, 커넥터(840)는 그라운드 도체 부분(813) 또는 매칭기(830)와 연결될 수 있다. 다만, 커넥터(840)와 그라운드 도체 부분(813) 또는 매칭기(830) 사이에는 물리적인 연결이 형성될 수도 있고, 커넥터(840)와 그라운드 도체 부분(813) 또는 매칭기(830) 사이의 물리적인 연결 없이 커플링을 통하여 전력이 전달될 수도 있다.
보다 구체적으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 매칭기(830)는 공진기(800)의 루프 구조로 인해 형성되는 루프의 내부에 위치할 수 있다. 매칭기(830)는 물리적인 형태를 변경함으로써, 공진기(800)의 임피던스를 조절할 수 있다. 특히, 매칭기(830)는 그라운드 도체 부분(813)으로부터 거리 h 만큼 떨어진 위치에 임피던스 매칭을 위한 도체(831)를 포함할 수 있으며, 공진기(800)의 임피던스는 거리 h를 조절함으로써 변경될 수 있다.
도 8에 도시되지 아니하였지만, 매칭기(830)를 제어할 수 있는 컨트롤러가 존재하는 경우, 매칭기(830)는 컨트롤러에 의해 생성되는 제어 신호에 따라 매칭기(830)의 물리적 형태를 변경할 수 있다. 예를 들어, 제어 신호에 따라 매칭기(830)의 도체(831)와 그라운드 도체 부분(813) 사이의 거리 h가 증가하거나, 감소될 수 있으며, 그에 따라 매칭기(830)의 물리적 형태가 변경됨으로써, 공진기(800)의 임피던스는 조절될 수 있다.
매칭기(830)는 도 8에 도시된 바와 같이, 도체 부분(831)과 같은 수동 소자로 구현될 수 있으며, 실시예에 따라서는 다이오드, 트랜지스터 등과 같은 능동 소자로 구현될 수 있다. 능동 소자가 매칭기(830)에 포함되는 경우, 능동 소자는 컨트롤러에 의해 생성되는 제어 신호에 따라 구동될 수 있으며, 그 제어 신호에 따라 공진기(800)의 임피던스는 조절될 수 있다. 예를 들어, 매칭기(830)에는 능동 소자의 일종인 다이오드가 포함될 수 있고, 다이오드가 'on' 상태에 있는지 또는 'off'' 상태에 있는지에 따라 공진기(800)의 임피던스가 조절될 수 있다.
또한, 도 8에 도시되지 아니하였으나, MNG 공진기(800)를 관통하는 마그네틱 코어가 더 포함될 수 있다. 이러한 마그네틱 코어는 전력 전송 거리를 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 3 차원 구조의 공진기를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 3 차원 구조의 공진기(900)는 제1 신호 도체 부분(911), 제2 신호 도체 부분(912) 및 그라운드 도체 부분(913)을 포함하는 전송 선로 및 커패시터(920)를 포함한다. 여기서 커패시터(920)는 전송 선로에서 제1 신호 도체 부분(911)과 제2 신호 도체 부분(912) 사이에 위치에 직렬로 삽입되고, 전계(electric field)는 커패시터(920)에 갇히게 된다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이 공진기(900)는 3차원 구조의 형태를 갖는다. 전송 선로는 상부에 제1 신호 도체 부분(911) 및 제2 신호 도체 부분(912)을 포함하고, 하부에 그라운드 도체 부분(913)을 포함한다. 제1 신호 도체 부분(911) 및 제2 신호 도체 부분(912)과 그라운드 도체 부분(913)은 서로 마주보게 배치된다. 전류는 제1 신호 도체 부분(911) 및 제2 신호 도체 부분(912)을 통하여 x 방향으로 흐르며, 이러한 전류로 인해 -y 방향으로 자계(magnetic field) H(w)가 발생한다. 물론, 도 9에 도시된 것과 다르게, +y 방향으로 자계(magnetic field) H(w)가 발생할 수 있다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이 제1 신호 도체 부분(911)의 한쪽 단은 도체(942)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 커패시터(920)와 연결된다. 그리고, 제2 신호 도체 부분(912)의 한쪽 단은 도체(941)와 접지되며, 다른 쪽 단은 커패시터(920)와 연결된다. 결국, 제1 신호 도체 부분(911), 제2 신호 도체 부분(912) 및 그라운드 도체 부분(913), 도체들(941, 942)은 서로 연결됨으로써, 공진기(900)는 전기적으로 닫혀 있는 루프 구조를 갖는다. 여기서, '루프 구조'는 원형 구조, 사각형과 같은 다각형의 구조 등을 모두 포함하며, '루프 구조를 갖는다고 함은' 전기적으로 닫혀 있다는 것을 의미한다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이 커패시터(920)는 제1 신호 도체 부분(911) 및 제2 신호 도체 부분(912) 사이에 삽입된다. 이 때, 커패시터(920)는 집중 소자(lumped element) 및 분산 소자(distributed element) 등의 형태를 가질 수 있다. 특히, 분산 소자의 형태를 갖는 분산된 커패시터는 지그재그 형태의 도체 라인들과 그 도체 라인들 사이에 존재하는 높은 유전율을 갖는 유전체를 포함할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이 커패시터(920)가 전송 선로에 삽입됨에 따라 상기 공진기(900)는 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있다. 집중 소자로서 삽입된 커패시터(920)의 커패시턴스가 적절히 정해지는 경우, 상기 공진기(900)는 메타물질의 특성을 가질 수 있다. 특히, 커패시터(920)의 커패시턴스를 적절히 조절함으로써, 공진기(900)는 특정 주파수 대역에서 음의 투자율을 가질 수 있으므로, 본 발명의 일실시예에 따른 공진기(900)는 MNG 공진기로 불려질 수 있다. 아래에서 설명하겠지만, 커패시터(920)의 커패시턴스를 정하는 전제(criterion)들은 다양할 수 있다. 공진기(900)가 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있도록 하는 전제(criterion), 상기 공진기(900)가 대상 주파수에서 음의 투자율을 갖도록 하는 전제 또는 상기 공진기(900)가 대상 주파수에서 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 갖도록 하는 전제 등이 있을 수 있고, 상술한 전제들 중 적어도 하나의 전제 아래에서 커패시터(920)의 커패시턴스가 정해질 수 있다.
도 9에 도시된 상기 MNG 공진기(900)는 전파 상수(propagation constant)가 0일 때의 주파수를 공진 주파수로 갖는 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 가질 수 있다. MNG 공진기(900)는 영번째 공진 특성을 가질 수 있으므로, 공진 주파수는 MNG 공진기(900)의 물리적인 사이즈에 대해 독립적일 수 있다. MNG 공진기(900)에서 공진 주파수를 변경하기 위해서는 커패시터(920)를 적절히 설계하는 것으로 충분하므로, MNG 공진기(900)의 물리적인 사이즈를 변경하지 않을 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이 MNG 공진기(900)를 참조하면, 근접 필드(near field)에서 전계는 전송 선로(910)에 삽입된 커패시터(920)에 집중되므로, 커패시터(920)로 인하여 근접 필드에서는 자계(magnetic field)가 도미넌트(dominant)해진다. 특히, 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 갖는 MNG 공진기(900)는 자계 다이폴(magnetic dipole)과 유사한 특성들을 가지므로, 근접 필드에서는 자계가 도미넌트하며, 커패시터(920)의 삽입으로 인해 발생하는 적은 양의 전계 또한 그 커패시터(920)에 집중되므로, 근접 필드에서는 자계가 더더욱 도미넌트해진다. MNG 공진기(900)는 집중 소자의 커패시터(920)을 이용하여 높은 큐-팩터(Q-Factor)를 가질 수 있으므로, 전력 전송의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 9에 도시된 MNG 공진기(900)는 임피던스 매칭을 위한 매칭기(930)를 포함할 수 있다. 이 때, 매칭기(930)는 MNG 공진기(900)의 자계의 강도를 적절히 조절 가능(tunable)하고, 매칭기(930)에 의해 MNG 공진기(900)의 임피던스는 결정된다. 그리고, 전류는 커넥터(940)를 통하여 MNG 공진기(900)로 유입되거나 MNG 공진기(900)로부터 유출된다. 여기서, 커넥터(940)는 그라운드 도체 부분(913) 또는 매칭기(930)와 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 매칭기(930)는 공진기(900)의 루프 구조로 인해 형성되는 루프의 내부에 위치할 수 있다. 매칭기(930)는 물리적인 형태를 변경함으로써, 공진기(900)의 임피던스를 조절할 수 있다. 특히, 매칭기(930)는 그라운드 도체 부분(913)으로부터 거리 h 만큼 떨어진 위치에 임피던스 매칭을 위한 도체 부분(931)을 포함할 수 있으며, 공진기(900)의 임피던스는 거리 h를 조절함으로써 변경될 수 있다.
도 9에 도시되지 아니하였지만, 매칭기(930)를 제어할 수 있는 컨트롤러가 존재하는 경우, 매칭기(930)는 컨트롤러에 의해 생성되는 제어 신호에 따라 매칭기(930)의 물리적 형태를 변경할 수 있다. 예를 들어, 제어 신호에 따라 매칭기(930)의 도체(931)과 그라운드 도체 부분(930) 사이의 거리 h가 증가하거나, 감소될 수 있으며, 그에 따라 매칭기(930)의 물리적 형태가 변경됨으로써, 공진기(900)의 임피던스는 조절될 수 있다. 매칭기(930)의 도체(931)과 그라운드 도체 부분(930) 사이의 거리 h는 다양한 방식들로 조절될 수 있다. 즉, 첫째, 매칭기(930)에는 여러 도체들이 포함될 수 있고, 그 도체들 중 어느 하나를 적응적으로 활성화함으로써 거리 h가 조절될 수 있다. 둘째, 도체(931)의 물리적인 위치를 상하로 조절함으로써, 거리 h가 조절될 수 있다. 이러한 거리 h는 컨트롤러의 제어 신호에 따라 제어될 수 있으며, 컨트롤러는 다양한 팩터들을 고려하여 제어 신호를 생성할 수 있다. 컨트롤러가 제어 신호를 생성하는 것에 대해서는 아래에서 설명한다.
매칭기(930)는 도 9에 도시된 바와 같이, 도체 부분(931)과 같은 수동 소자로 구현될 수 있으며, 실시예에 따라서는 다이오드, 트랜지스터 등과 같은 능동 소자로 구현될 수 있다. 능동 소자가 매칭기(930)에 포함되는 경우, 능동 소자는 컨트롤러에 의해 생성되는 제어 신호에 따라 구동될 수 있으며, 그 제어 신호에 따라 공진기(900)의 임피던스는 조절될 수 있다. 예를 들어, 매칭기(930)에는 능동 소자의 일종인 다이오드가 포함될 수 있고, 다이오드가 'on' 상태에 있는지 또는 'off'' 상태에 있는지에 따라 공진기(900)의 임피던스가 조절될 수 있다.
또한, 도 9에 명시적으로 도시되지 아니하였으나, MNG 공진기(900)를 관통하는 마그네틱 코어가 더 포함될 수 있다. 이러한 마그네틱 코어는 전력 전송 거리를 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
도 10은 bulky type으로 설계된 무선 전력 전송을 위한 공진기의 예를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 제1 신호 도체 부분(1011)과 도체(1042)는 개별적으로 제작된 후, 서로 연결되는 것이 아니라 하나의 일체형으로 제작될 수 있다. 마찬가지로, 제2 신호 도체 부분(1012)과 도체(1041) 역시 하나의 일체형으로 제작될 수 있다.
제2 신호 도체 부분(1012)과 도체(1041)가 개별적으로 제작된 후, 서로 연결되는 경우, 이음매(1050)로 인한 도체 손실이 있을 수 있다. 이 때, 본 발명의 실시예에 따르면, 제2 신호 도체 부분(1012)과 도체(1041)는 별도의 이음매 없이(seamless) 서로 연결되며, 도체(1041)와 그라운드 도체 부분(1013)도 별도의 이음매 없이 서로 연결될 수 있으며, 이음매로 인한 도체 손실을 줄일 수 있다. 결국, 제2 신호 도체 부분(1012)과 그라운드 도체 부분(1013)는 별도의 이음매 없이 하나의 일체형으로서 제작될 수 있다. 마찬가지로, 제1 신호 도체 부분(1011)과 그라운드 도체 부분(1013)는 별도의 이음매 없이 하나의 일체형으로서 제작될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 별도의 이음매 없이 하나의 일체형으로서 둘 이상의 부분(partition)들을 서로 연결하는 유형을 'bulky type'이라고 부르기도 한다.
도 11은 Hollow type으로 설계된 무선 전력 전송을 위한 공진기의 예를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, Hollow type으로 설계된 무선 전력 전송을 위한 공진기의 제1 신호 도체 부분(1111), 제2 신호 도체 부분(1112), 그라운드 도체 부분(1113), 도체들(1141, 1142) 각각은 내부에 비어 있는 공간을 포함한다.
주어진(given) 공진 주파수에서, 유효 전류는 제1 신호 도체 부분(1111), 제2 신호 도체 부분(1112), 그라운드 도체 부분(1113), 도체들(1141, 1142) 각각의 모든 부분을 통해 흐르는 것이 아니라, 일부의 부분만을 통해 흐르는 것으로 모델링될 수 있다. 즉, 주어진 공진 주파수에서, 제1 신호 도체 부분(1111), 제2 신호 도체 부분(1112), 그라운드 도체 부분(1113), 도체들(1141, 1142) 두께(depth)가 각각의 skin depth보다 지나치게 두꺼운 것은 비효율적일 수 있다. 즉, 그것은 공진기(1100)의 무게 또는 공진기(1100)의 제작 비용을 증가시키는 원인이 될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 주어진 공진 주파수에서 제1 신호 도체 부분(1111), 제2 신호 도체 부분(1112), 그라운드 도체 부분(1113), 도체들(1141, 1142) 각각의 skin depth를 기초로 제1 신호 도체 부분(1111), 제2 신호 도체 부분(1112), 그라운드 도체 부분(1113), 도체들(1141, 1142) 각각의 두께를 적절히 정할 수 있다. 제1 신호 도체 부분(1111), 제2 신호 도체 부분(1112), 그라운드 도체 부분(1113), 도체들(1141, 1142) 각각이 해당 skin depth보다 크면서도 적절한 두께를 갖는 경우, 공진기(1100)는 가벼워질 수 있으며, 공진기(1100)의 제작 비용 또한 감소될 수 있다.
예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 제2 신호 도체 부분(1112)의 두께는 d m로 정해질 수 있고, d는
Figure 112012054119962-pat00009
를 통해서 결정될 수 있다. 여기서, f는 주파수,
Figure 112012054119962-pat00010
는 투자율,
Figure 112012054119962-pat00011
는 도체 상수를 나타낸다. 특히, 제1 신호 도체 부분(1111), 제2 신호 도체 부분(1112), 그라운드 도체 부분(1113), 도체들(1141, 1142) 이 구리(copper)로서 5.8x10^7의 도전율(conductivity)을 갖는 경우에, 공진 주파수가 10kHz에 대해서는 skin depth가 약 0.6mm일 수 있으며, 공진 주파수가 100MHz에 대해서는 skin depth는 0.006mm일 수 있다.
도 12는 parallel-sheet이 적용된 무선 전력 전송을 위한 공진기의 예를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, parallel-sheet이 적용된 무선 전력 전송을 위한 공진기에 포함된 제1 신호 도체 부분(1211), 제2 신호 도체 부분(1212) 각각의 표면에는 parallel-sheet이 적용될 수 있다.
제1 신호 도체 부분(1211), 제2 신호 도체 부분(1212)은 완벽한 도체(perfect conductor)가 아니므로, 저항 성분을 가질 수 있고, 그 저항 성분으로 인해 저항 손실(ohmic loss)가 발생할 수 있다. 이러한 저항 손실은 Q 팩터를 감소시키고, 커플링 효율을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 신호 도체 부분(1211), 제2 신호 도체 부분(1212) 각각의 표면에 parallel-sheet을 적용함으로써, 저항 손실을 줄이고, Q 팩터 및 커플링 효율을 증가시킬 수 있다. 도 12의 부분(1270)을 참조하면, parallel-sheet이 적용되는 경우, 제1 신호 도체 부분(1211), 제2 신호 도체 부분(1212) 각각은 복수의 도체 라인들을 포함한다. 이 도체 라인들은 병렬적으로 배치되며, 제1 신호 도체 부분(1211), 제2 신호 도체 부분(1212) 각각의 끝 부분에서 접지(short)된다.
제1 신호 도체 부분(1211), 제2 신호 도체 부분(1212) 각각의 표면에 parallel-sheet을 적용하는 경우, 도체 라인들이 병렬적으로 배치되므로, 도체 라인들이 갖는 저항 성분들의 합은 감소된다. 따라서, 저항 손실을 줄이고, Q 팩터 및 커플링 효율을 증가시킬 수 있다.
도 13은 분산된 커패시터를 포함하는 무선 전력 전송을 위한 공진기의 예를 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 무선 전력 전송을 위한 공진기에 포함되는 커패시터(1320)는 분산된 커패시터일 수 있다. 집중 소자로서의 커패시터는 상대적으로 높은 등가 직렬 저항(Equivalent Series Resistance: ESR)을 가질 수 있다. 집중 소자로서의 커패시터가 갖는 ESR을 줄이기 위한 여러 제안들이 있지만, 본 발명의 실시예는 분산 소자로서의 커패시터(1320)를 사용함으로써, ESR을 줄일 수 있다. 참고로, ESR로 인한 손실은 Q 팩터 및 커플링 효율을 감소시킬 수 있다.
분산 소자로서의 커패시터(1320)는 도 13에 도시된 바와 같이, 지그 재그 구조를 가질 수 있다. 즉, 분산 소자로서의 커패시터(1320)는 지그 재그 구조의 도체 라인 및 유전체로 구현될 수 있다.
뿐만 아니라, 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 분산 소자로서의 커패시터(1320)를 사용함으로써, ESR로 인한 손실을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 복수 개의 집중 소자로서의 커패시터들을 병렬적으로 사용함으로써, ESR로 인한 손실을 줄일 수 있다. 왜냐 하면, 집중 소자로서의 커패시터들 각각이 갖는 저항 성분들은 병렬 연결을 통하여 작아지기 때문에, 병렬적으로 연결된 집중 소자로서의 커패시터들의 유효 저항 또한 작아질 수 있으며, 따라서, ESR로 인한 손실을 줄일 수 있다. 예를 들어, 10pF의 커패시터 하나를 사용하는 것을 1pF의 커패시터들 10개를 사용하는 것으로 대체함으로써, ESR로 인한 손실을 줄일 수 있다.
도 14는 2 차원 구조의 공진기 및 3 차원 구조의 공진기에서 사용되는 매칭기들의 예들을 나타낸 도면이다.
도 14의 A는 매칭기를 포함하는 도 8에 도시된 2 차원 공진기의 일부를 나타내며, 도 14의 B는 매칭기를 포함하는 도 9에 도시된 3 차원 공진기의 일부를 나타낸다.
도 14의 A를 참조하면, 매칭기는 도체(831), 도체(832) 및 도체(833)을 포함하며, 도체(832) 및 도체(833)는 전송 선로의 그라운드 도체 부분(813) 및 도체(831)와 연결된다. 도체(831) 및 그라운드 도체 부분(813) 사이의 거리 h에 따라 2 차원 공진기의 임피던스는 결정되며, 도체(831) 및 그라운드 도체 부분(813) 사이의 거리 h는 컨트롤러에 의해 제어된다. 도체(831) 및 그라운드 도체 부분(813) 사이의 거리 h는 다양한 방식들로 조절될 수 있으며, 도체(831)가 될 수 있는 여러 도체들 중 어느 하나를 적응적으로 활성화함으로써 거리 h를 조절하는 방식, 도체(831)의 물리적인 위치를 상하로 조절함으로써, 거리 h를 조절하는 방식 등이 있을 수 있다.
도 14의 B를 참조하면, 매칭기는 도체(931), 도체(932) 및 도체(933)을 포함하며, 도체(932) 및 도체(933)는 전송 선로의 그라운드 도체 부분(913) 및 도체(931)와 연결된다. 도체(931) 및 그라운드 도체 부분(913) 사이의 거리 h에 따라 3 차원 공진기의 임피던스는 결정되며, 도체(931) 및 그라운드 도체 부분(913) 사이의 거리 h는 컨트롤러에 의해 제어된다. 2 차원 구조의 공진기에 포함되는 매칭기와 마찬가지로, 3 차원 구조의 공진기에 포함되는 매칭기에서도 도체(931) 및 그라운드 도체 부분(913) 사이의 거리 h는 다양한 방식들로 조절될 수 있다. 예를 들어, 도체(931)가 될 수 있는 여러 도체들 중 어느 하나를 적응적으로 활성화함으로써 거리 h를 조절하는 방식, 도체(931)의 물리적인 위치를 상하로 조절함으로써, 거리 h를 조절하는 방식 등이 있을 수 있다.
도 14에 도시되지 아니하였지만, 매칭기는 능동 소자를 포함할 수 있으며, 능동 소자를 이용하여 공진기의 임피던스를 조절하는 방식은 상술한 바와 유사하다. 즉, 능동 소자를 이용하여 매칭기를 통해 흐르는 전류의 경로를 변경함으로써, 공진기의 임피던스가 조절될 수 있다.
도 15는 도 8에 도시된 무선 전력 전송을 위한 공진기의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 8에 도시된 무선 전력 전송을 위한 공진기는 도 15에 도시된 등가 회로로 모델링될 수 있다. 도 15의 등가 회로에서 CL은 도 8의 전송 선로의 중단부에 집중 소자의 형태로 삽입된 커패시터를 나타낸다.
이 때, 도 8에 도시된 무선 전력 전송을 위한 공진기는 영번째 공진 특성을 갖는다. 즉, 전파 상수가 0인 경우, 무선 전력 전송을 위한 공진기는
Figure 112012054119962-pat00012
를 공진 주파수로 갖는다고 가정한다. 이 때, 공진 주파수
Figure 112012054119962-pat00013
는 하기 수학식 4와 같이 표현될 수 있다. 여기서, MZR은 Mu Zero Resonator를 의미한다.
[수학식 4]
Figure 112012054119962-pat00014

상기 수학식 4를 참조하면, 공진기의 공진 주파수
Figure 112012054119962-pat00015
는
Figure 112012054119962-pat00016
에 의해 결정될 수 있고, 공진 주파수
Figure 112012054119962-pat00017
와 공진기의 물리적인 사이즈는 서로 독립적일 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 공진 주파수
Figure 112012054119962-pat00018
와 공진기의 물리적인 사이즈가 서로 독립적이므로, 공진기의 물리적인 사이즈는 충분히 작아질 수 있다.
도 16은 일 실시예에 따른 공진기 및 피더에서 자기장의 분포를 나타낸다.
별도의 피더를 통해 공진기가 전력을 공급받는 경우에는 피더에서 자기장이 발생하고, 공진기에서도 자기장이 발생한다.
도 16의 (a)를 참조하면, 피더(1610)에서 입력 전류가 흐름에 따라 자기장(1630)이 발생한다. 피더(1610) 내부에서 자기장의 방향(1631)과 외부에서 자기장의 방향(1633)은 서로 반대 위상을 가진다. 피더(1610)에서 발생하는 자기장(1630)에 의해 공진기(1620)에서 유도 전류가 발생한다. 이때 유도 전류의 방향은 입력 전류의 방향과 반대이다.
유도 전류에 의해 공진기(1620)에서 자기장(1640)이 발생한다. 자기장의 방향은 공진기(1620)의 내부에서는 동일한 방향을 가진다. 따라서, 공진기(1620)에 의해 피더(1610)의 내부에서 발생하는 자기장의 방향(1641)과 피더(1610)의 외부에서 발생하는 자기장의 방향(1643)은 동일한 위상을 가진다.
결과적으로 피더(1610)에 의해서 발생하는 자기장과 공진기(1620)에서 발생하는 자기장을 합성하면, 피더(1610)의 내부에서는 자기장의 세기가 약화되고, 피더(1610)의 외부에서는 자기장의 세기가 강화된다. 따라서, 도 16과 같은 구조의 피더(1610)를 통해 공진기(1620)에 전력을 공급하는 경우에, 공진기(1620) 중심에서 자기장의 세기가 약하고, 외곽에서 자기장의 세기가 강하다. 공진기(1620) 상에서 자기장의 분포가 균일(uniform)하지 않은 경우, 입력 임피던스가 수시로 변화하므로 임피던스 매칭을 수행하는 것이 어렵다. 또한, 자기장의 세기가 강한 부분에서는 무선 전력 전송이 잘되고, 자기장의 세기가 약한 부분에서는 무선 전력 전송이 잘 되지 않으므로, 평균적으로 전력 전송 효율이 감소한다.
(b)는 공진기(1650)와 피더(1660)가 공통의 접지를 가진 무선 전력 전송 장치의 구조를 나타낸다. 공진기(1650)는 캐패시터(1651)를 포함할 수 있다. 피더(1660)는 포트(1661)를 통하여, RF 신호를 입력 받을 수 있다. 피더(1660)에는 RF 신호가 입력되어, 입력 전류가 생성될 수 있다. 피더(1660)에 흐르는 입력 전류는 자기장을 생성하고, 상기 자기장으로부터 공진기(1650)에 유도 전류가 유도된다. 또한, 공진기(1650)를 흐르는 유도 전류로부터 자기장이 발생한다. 이때, 피더(1660)에 흐르는 입력 전류의 방향과 공진기(1650)에 흐르는 유도 전류의 방향은 서로 반대 위상을 가진다. 따라서, 공진기(1650)와 피더(1660) 사이의 영역에서, 입력 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향(1671)과 유도 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향(1673)은 동일한 위상을 가지므로, 자기장의 세기가 강화된다. 반면에, 피더(1660)의 내부에서는, 입력 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향(1681)과 유도 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향(1683)은 반대 위상을 가지므로, 자기장의 세기가 약화된다. 결과적으로 공진기(1650)의 중심에서는 자기장의 세기가 약해지고, 공진기(1650)의 외곽에서는 자기장의 세기가 강화될 수 있다.
도 17은 일 실시예에 따른 공진기 및 피더의 구성을 나타낸 도면이다.
도 17의 (a)를 참조하면, 공진기(1710)는 캐패시터(1711)를 포함할 수 있다. 피딩부(1720)는 캐패시터(1711)의 양단에 전기적으로 연결될 수 있다.
(b)는 (a)의 구조를 좀 더 구체적으로 표시한 도면이다. 이때, 공진기(1710)는 제1 전송선로, 제1 도체(1741), 제2 도체(1742), 적어도 하나의 제1 캐패시터(1750)를 포함할 수 있다.
제1 캐패시터(1750)는 제1 전송 선로에서 제1 신호 도체 부분(1731)과 제2 신호 도체 부분(1732) 사이에 위치에 직렬로 삽입되며, 그에 따라 전계(electric field)는 제1 캐패시터(1750)에 갇히게 된다. 일반적으로, 전송 선로는 상부에 적어도 하나의 도체, 하부에 적어도 하나의 도체를 포함하며, 상부에 있는 도체를 통해서는 전류가 흐르며, 하부에 있는 도체는 전기적으로 그라운드 된다(grounded). 본 명세서에서는 제1 전송 선로의 상부에 있는 도체를 제1 신호 도체 부분(1731)과 제2 신호 도체 부분(1732)로 나누어 부르고, 제1 전송 선로의 하부에 있는 도체를 제1 그라운드 도체 부분(1733)으로 부르기로 한다.
(b)에 도시된 바와 같이, 공진기는 2 차원 구조의 형태를 갖는다. 제1 전송 선로는 상부에 제1 신호 도체 부분(1731) 및 제2 신호 도체 부분(1732)을 포함하고, 하부에 제1 그라운드 도체 부분(1733)을 포함한다. 제1 신호 도체 부분(1731) 및 제2 신호 도체 부분(1732)과 제1 그라운드 도체 부분(1733)은 서로 마주보게 배치된다. 전류는 제1 신호 도체 부분(1731) 및 제2 신호 도체 부분(1732)을 통하여 흐른다.
또한, (b)에 도시된 바와 같이 제1 신호 도체 부분(1731)의 한쪽 단은 제1 도체(1741)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 제1 캐패시터(1750)와 연결된다. 그리고, 제2 신호 도체 부분(1732)의 한쪽 단은 제2 도체(1742)와 접지되며, 다른 쪽 단은 제1 캐패시터(1750)와 연결된다. 결국, 제1 신호 도체 부분(1731), 제2 신호 도체 부분(1732) 및 제1 그라운드 도체 부분(1733), 도체들(1741, 1742)은 서로 연결됨으로써, 공진기는 전기적으로 닫혀 있는 루프 구조를 갖는다. 여기서, '루프 구조'는 원형 구조, 사각형과 같은 다각형의 구조 등을 모두 포함하며, '루프 구조를 갖는다고 함은' 전기적으로 닫혀 있다는 것을 의미한다.
제1 캐패시터(1750)는 전송 선로의 중단부에 삽입된다. 보다 구체적으로, 제1캐패시터(1750)는 제1 신호 도체 부분(1731) 및 제2 신호 도체 부분(1732) 사이에 삽입된다. 이 때, 제1 캐패시터(1750)는 집중 소자(lumped element) 및 분산 소자(distributed element) 등의 형태를 가질 수 있다. 특히, 분산 소자의 형태를 갖는 분산된 캐패시터는 지그재그 형태의 도체 라인들과 그 도체 라인들 사이에 존재하는 높은 유전율을 갖는 유전체를 포함할 수 있다.
제1 캐패시터(1750)가 전송 선로에 삽입됨에 따라 소스 공진기는 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있다. 여기서, 메타물질이란 자연에서 발견될 수 없는 특별한 전기적 성질을 갖는 물질로서, 인공적으로 설계된 구조를 갖는다. 자연계에 존재하는 모든 물질들의 전자기 특성은 고유의 유전율 또는 투자율을 가지며, 대부분의 물질들은 양의 유전율 및 양의 투자율을 갖는다.
대부분의 물질들에서 전계, 자계 및 포인팅 벡터에는 오른손 법칙이 적용되므로, 이러한 물질들을 RHM(Right Handed Material)이라고 한다. 그러나, 메타물질은 자연계에 존재하지 않는 유전율 또는 투자율을 가진 물질로서, 유전율 또는 투자율의 부호에 따라 ENG(epsilon negative) 물질, MNG(mu negative) 물질, DNG(double negative) 물질, NRI(negative refractive index) 물질, LH(left-handed) 물질 등으로 분류된다.
이 때, 집중 소자로서 삽입된 제1 캐패시터(1750)의 캐패시턴스가 적절히 정해지는 경우, 소스 공진기는 메타물질의 특성을 가질 수 있다. 특히, 제1 캐패시터(1750)의 캐패시턴스를 적절히 조절함으로써, 소스 공진기는 음의 투자율을 가질 수 있으므로, 소스 공진기는 MNG 공진기로 불려질 수 있다. 제1 캐패시터(1750)의 캐패시턴스를 정하는 전제(criterion)들은 다양할 수 있다. 소스 공진기가 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있도록 하는 전제(criterion), 소스 공진기가 대상 주파수에서 음의 투자율을 갖도록 하는 전제 또는 소스 공진기가 대상 주파수에서 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 갖도록 하는 전제 등이 있을 수 있고, 상술한 전제들 중 적어도 하나의 전제 아래에서 제1 캐패시터(1750)의 캐패시턴스가 정해질 수 있다.
MNG 공진기는 전파 상수(propagation constant)가 0일 때의 주파수를 공진 주파수로 갖는 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 가질 수 있다. MNG 공진기는 영번째 공진 특성을 가질 수 있으므로, 공진 주파수는 MNG 공진기의 물리적인 사이즈에 대해 독립적일 수 있다. 즉, 아래에서 다시 설명하겠지만, MNG 공진기에서 공진 주파수를 변경하기 위해서는 제1 캐패시터(1750)를 적절히 설계하는 것으로 충분하므로, MNG 공진기의 물리적인 사이즈를 변경하지 않을 수 있다.
또한, 근접장(near field)에서 전계는 전송 선로에 삽입된 제1 캐패시터(1750)에 집중되므로, 제1 캐패시터(1750)로 인하여 근접 필드에서는 자기장(magnetic field)이 도미넌트(dominant)해진다. 그리고, MNG 공진기는 집중 소자의 제1 캐패시터(1750)를 이용하여 높은 큐-팩터(Q-Factor)를 가질 수 있으므로, 전력 전송의 효율을 향상시킬 수 있다. 참고로, 큐-팩터는 무선 전력 전송에 있어서 저항 손실(ohmic loss)의 정도 또는 저항(resistance)에 대한 리액턴스의 비를 나타내는데, 큐-팩터가 클수록 무선 전력 전송의 효율이 큰 것으로 이해될 수 있다.
또한, (b)에 도시되지 아니하였으나, MNG 공진기를 관통하는 마그네틱 코어가 더 포함될 수 있다. 이러한 마그네틱 코어는 전력 전송 거리를 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
(b)를 참조하면, 피딩부(1720)는 제2 전송선로, 제3 도체(1771), 제4 도체(1772), 제5 도체(1781) 및 제6 도체(1782)를 포함할 수 있다.
제2 전송 선로는 상부에 제3 신호 도체 부분(1761) 및 제4 신호 도체 부분(1762)을 포함하고, 하부에 제2 그라운드 도체 부분(1763)을 포함한다. 제3 신호 도체 부분(1761) 및 제4 신호 도체 부분(1762)과 제2 그라운드 도체 부분(1763)은 서로 마주보게 배치된다. 전류는 제3 신호 도체 부분(1761) 및 제4 신호 도체 부분(1762)을 통하여 흐른다.
또한, (b)에 도시된 바와 같이 제3 신호 도체 부분(1761)의 한쪽 단은 제3 도체(1771)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 제5 도체(1781)와 연결된다. 그리고, 제4 신호 도체 부분(1762)의 한쪽 단은 제4 도체(1772)와 접지되며, 다른 쪽 단은 제6 도체 (1782)와 연결된다. 제5 도체(1781)는 제1 신호 도체 부분(1731)과 연결되고, 제6 도체 (1782)는 제2 신호 도체 부분(1732)과 연결된다. 제5 도체(1781)와 제6 도체(1782)는 제1 캐패시터(1750)의 양단에 병렬로 연결된다. 이때, 제5 도체(1781) 및 제6 도체(1782)는 RF신호를 입력받는 입력 포트로 사용될 수 있다.
결국, 제3 신호 도체 부분(1761), 제4 신호 도체 부분(1762) 및 제2 그라운드 도체 부분(1763), 제3 도체(1771), 제4 도체(1772), 제5 도체(1781), 제6 도체(1782) 및 공진기(1710)는 서로 연결됨으로써, 공진기(1710) 및 피딩부(1720)는 전기적으로 닫혀 있는 루프 구조를 갖는다. 여기서, '루프 구조'는 원형 구조, 사각형과 같은 다각형의 구조 등을 모두 포함한다. 제5 도체(1781) 또는 제6 도체(1782)를 통하여 RF 신호가 입력되면, 입력 전류는 피딩부(1720) 및 공진기(1710)에 흐르게 되고, 입력 전류에 의해 발생하는 자기장에 의하여, 공진기(1710)에 유도 전류가 유도 된다. 피딩부(1720)에서 흐르는 입력 전류의 방향과 공진기(1710)에서 흐르는 유도 전류의 방향이 동일하게 형성됨으로써, 공진기(1710)의 중앙에서는 자기장의 세기가 강화되고, 공진기(1710)의 외곽에서는 자기장의 세기가 약화된다.
공진기(1710)와 피딩부(1720) 사이 영역의 면적에 의해 입력 임피던스가 결정될 수 있으므로, 전력 증폭기의 출력 임피던스와 상기 입력 임피던스의 매칭을 수행하기 위해 별도의 매칭 네트워크는 필요하지 않다. 매칭 네트워크가 사용되는 경우에도, 피딩부(1720)의 크기를 조절함으로써, 입력 임피던스를 결정할 수 있기 때문에, 매칭 네트워크의 구조는 단순해질 수 있다. 단순한 매칭 네트워크 구조는 매칭 네트워크의 매칭 손실을 최소화한다.
제2 전송 선로, 제3 도체(1771), 제4 도체(1772), 제5 도체(1781), 제6 도체(1782) 는 공진기(1710)와 동일한 구조를 형성할 수 있다. 즉, 공진기(1710)가 루프 구조인 경우에는 피딩부(1720)도 루프 구조일 수 있다. 또한, 공진기(1710)가 원형 구조인 경우에는 피딩부(1720)도 원형 구조일 수 있다.
도 18은 일 실시예에 따른 피딩부의 피딩에 따른 공진기의 내부에서 자기장의 분포를 나타낸 도면이다.
무선 전력 전송에서 피딩은, 소스 공진기에 전력을 공급하는 것을 의미한다. 또한, 무선 전력 전송에서 피딩은, 정류부에 AC 전력을 공급하는 것을 의미할 수 있다. (a)는 피딩부에서 흐르는 입력 전류의 방향 및 소스 공진기에서 유도되는 유도 전류의 방향을 나타낸다. 또한, (a)는 피딩부의 입력 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향 및 소스 공진기의 유도 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향을 나타낸다. (a)는 도 17의 공진기(1710) 및 피딩부(1720)를 좀 더 간략하게 표현한 도면이다. (b)는 피딩부와 공진기의 등가회로를 나타낸다.
(a)를 참조하면, 도 17에서 피딩부(1720)의 제5 도체(1781) 또는 제6 도체(1782)는 입력 포트(1810)로 사용될 수 있다. 입력 포트(1810)는 RF 신호를 입력 받는다. RF 신호는 전력 증폭기로부터 출력될 수 있다. 전력 증폭기는 타겟 디바이스의 필요에 따라 RF 신호의 진폭을 증감시킬 수 있다. 입력 포트(1810)에서 입력된 RF 신호는 피딩부에 흐르는 입력 전류의 형태로 표시될 수 있다. 피딩부를 흐르는 입력 전류는 피딩부의 전송선로를 따라 시계방향으로 흐른다. 그런데, 피딩부의 제5 도체는 공진기와 전기적으로 연결된다. 좀 더 구체적으로, 제5 도체는 공진기의 제1 신호 도체 부분과 연결된다. 따라서 입력 전류는 피딩부 뿐만 아니라 공진기에도 흐르게 된다. 공진기에서 입력 전류는 반시계 방향으로 흐른다. 공진기에 흐르는 입력 전류에 의하여 자기장이 발생하고, 상기 자기장에 의해 공진기에 유도 전류가 생성된다. 유도 전류는 공진기에서 시계방향으로 흐른다. 이때 유도 전류는 공진기의 캐패시터에 에너지를 전달할 수 있다. 또한, 유도 전류에 의해 자기장이 발생한다. (a)에서 피딩부 및 공진기에 흐르는 입력 전류는 실선으로 표시되고, 공진기에 흐르는 유도 전류는 점선으로 표시되었다.
전류에 의해 발생하는 자기장의 방향은 오른나사의 법칙을 통해 알 수 있다. 피딩부 내부에서, 피딩부에 흐르는 입력 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(1821)과 공진기에 흐르는 유도 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(1823)은 서로 동일하다. 따라서, 피딩부 내부에서 자기장의 세기가 강화된다.
또한, 피딩부와 공진기 사이의 영역에서, 피딩부에 흐르는 입력 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(1833)과 소스 공진기에 흐르는 유도 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(1831)은 서로 반대 위상이다. 따라서, 피딩부와 공진기 사이의 영역에서, 자기장의 세기는 약화된다.
루프 형태의 공진기에서는 일반적으로 공진기의 중심에서는 자기장의 세기가 약하고, 공진기의 외곽부분에서는 자기장의 세기가 강하다. 그런데 (a)를 참조하면, 피딩부가 공진기의 캐패시터 양단에 전기적으로 연결됨으로써 공진기의 유도 전류의 방향과 피딩부의 입력 전류의 방향이 동일해 진다. 공진기의 유도 전류의 방향과 피딩부의 입력 전류의 방향이 동일하기 때문에, 피딩부의 내부에서는 자기장의 세기가 강화되고, 피딩부의 외부에서는 자기장의 세기가 약화된다. 결과적으로 루프 형태의 공진기의 중심에서는 피딩부로 인하여 자기장의 세기가 강화되고, 공진기의 외곽부분에서는 자기장의 세기가 약화될 수 있다. 그러므로 공진기 내부에서는 전체적으로 자기장의 세기가 균일해질 수 있다.
한편, 소스 공진기에서 타겟 공진기로 전달되는 전력 전송의 효율은 소스 공진기에서 발생하는 자기장의 세기에 비례하므로, 소스 공진기의 중심에서 자기장의 세기가 강화됨에 따라 전력 전송 효율도 증가할 수 있다.
(b)를 참조하면, 피딩부(1840) 및 공진기(1850)는 등가회로로 표현될 수 있다. 피딩부(1840)에서 공진기 측을 바라볼 때 보이는 입력 임피던스 Zin은 다음의 수식과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112012054119962-pat00019
여기서, M은 피딩부(1840)와 공진기(1850) 사이의 상호 인덕턴스를 의미하고, ω 는 피딩부(1840)와 공진기(1850) 간의 공진 주파수를 의미하고, Z는 공진기(1850)에서 타겟 디바이스 측을 바라볼 때 보이는 임피던스를 의미한다. Zin은 상호 인덕턴스 M에 비례한다. 따라서, 피딩부(1840)와 공진기(1850) 사이에 상호 인덕턴스를 조절함으로써 Zin을 제어할 수 있다. 상호 인덕턴스 M은 피딩부(1840)와 공진기(1850) 사이 영역의 면적에 따라 조절될 수 있다. 피딩부(1840)의 크기에 따라 피딩부(1840)와 공진기(1850) 사이 영역의 면적이 조절될 수 있다. Zin은 피딩부(1840)의 크기에 따라 결정될 수 있으므로, 전력 증폭기의 출력 임피던스와 임피던스 매칭을 수행하기 위해 별도의 매칭 네트워크가 필요하지 않다.
무선 전력 수신 장치에 포함된 타겟 공진기 및 피딩부도 위와 같은 자기장의 분포를 가질 수 있다. 타겟 공진기는 소스 공진기로부터 마그네틱 커플링을 통하여 무선 전력을 수신한다. 이때 수신되는 무선 전력을 통하여 타겟 공진기에서는 유도 전류가 생성될 수 있다. 타겟 공진기에서 유도 전류에 의해 발생한 자기장은 피딩부에 다시 유도 전류를 생성할 수 있다. 이때, (a)의 구조와 같이 타겟 공진기와 피딩부가 연결되면, 타겟 공진기에서 흐르는 전류의 방향과 피딩부에서 흐르는 전류의 방향은 동일해진다. 따라서, 피딩부의 내부에서는 자기장의 세기가 강화되고, 피딩부와 타겟 공진기 사이의 영역에서는 자기장의 세기가 약화될 수 있다.
도 19는 일 실시예에 따른 전기 자동차(electric vehicle) 충전 시스템을 나타낸다.
도 19를 참조하면, 전기 자동차 충전 시스템(1900)은 소스 시스템(1910), 소스 공진기(1920), 타겟 공진기(1930), 타겟 시스템(1940) 및 전기 자동차용 배터리(1950)을 포함한다.
전기 자동차 충전 시스템(1900)은 도 1의 무선 전력 전송 시스템과 유사한 구조를 가진다. 즉, 전기 자동차 충전 시스템(1900)은 소스 시스템(1910) 및 소스 공진기(1920)로 구성되는 소스를 포함한다. 또한, 전기 자동차 충전 시스템(1900)은 타겟 공진기(1930) 및 타겟 시스템(1940)로 구성되는 타겟을 포함한다.
이때, 소스 시스템(1910)은 도 1의 소스(110)와 같이, AC/DC 컨버터, Power Detecter, 전력변환부, 제어 및 통신부를 포함할 수 있다. 이때, 타겟 시스템(1940)은 도 1의 타겟(120)과 같이, 정류부, DC/DC 컨버터, 스위치부, 충전부 및 제어 및 통신부를 포함할 수 있다.
전기 자동차용 배터리(1950)는 타겟 시스템(1940)에 의해 충전 될 수 있다.
전기 자동차 충전 시스템(1900)은 수 KHz~수십 MHz의 공진 주파수를 사용할 수 있다.
소스 시스템(1910)은 충전 차량의 종류, 배터리의 용량, 배터리의 충전 상태에 따라 전력을 생성하고, 생성된 전력을 타겟 시스템(1940)으로 공급할 수 있다.
소스 시스템(1910)은 소스 공진기(1920) 및 타겟 공진기(1930)의 정렬(alignment)를 맞추기 위한 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 소스 시스템(1910)의 제어부는 소스 공진기(1920)와 타겟 공진기(1930)의 alignment가 맞지 않은 경우, 타겟 시스템(1940)으로 메시지를 전송하여 alignment를 제어할 수 있다.
이때, alignment가 맞지 않은 경우란, 타겟 공진기(1930)의 위치가 마그네틱 레조넌스(magnetic resonance)가 최대로 일어나기 위한 위치에 있지 않은 경우 일 수 있다. 즉, 차량이 정확하게 정차되지 않은 경우, 소스 시스템(1910)은 차량의 위치를 조정하도록 유도함으로써, 소스 공진기(1920)와 타겟 공진기(1930)의 alignment가 맞도록 유도할 수 있다.
소스 시스템(1910)과 타겟 시스템(1940)은 통신을 통해, 차량의 식별자를 송수신할 수 있고, 각종 메시지를 주고 받을 수 있다.
도 2 내지 도 18에서 설명된 내용들은 전기 자동차 충전 시스템(1900)에 적용될 수 있다. 다만, 전기 자동차 충전 시스템(1900)은 수 KHz~수십 MHz의 공진 주파수를 사용하고, 전기 자동차용 배터리(1950)를 충전하기 위해 수십 watt이상의 전력 전송을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (8)

  1. 소스 디바이스와 통신을 수행하기 위한 제1 메시지를 공진 주파수를 이용하는 인-밴드 통신 또는 아웃밴드 통신을 통해 상기 소스 디바이스로부터 수신하는 단계;
    상기 제1 메시지에 응답하여 타겟 디바이스에 관한 정보를 상기 소스 디바이스에 전송하는 단계;
    미리 정해진 동작을 포함하는 제2 메시지를 상기 소스 디바이스로부터 수신하는 단계;
    상기 미리 정해진 동작과 관련된 동작을 수행하는 단계; 및
    상기 제2 메시지에 응답하여 상기 소스 디바이스에 응답 메시지를 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제2 메시지는 상기 타겟 디바이스가 부하에 전력을 공급하도록 제어하거나, 혹은 상기 타겟 디바이스가 상기 부하로의 전력 공급을 지연시키도록 제어하는 명령어를 포함하는,
    무선전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 디바이스에 관한 정보를 전송하는 단계는
    상기 타겟 디바이스에 관한 정보를 바이트 스케일의 일반형 패킷을 비트 스케일로 변환한 단축형 패킷을 이용하여 상기 소스 디바이스에 전송하는 단계를 포함하는, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 디바이스에 관한 정보는,
    제품의 종류, 제조사 정보, 모델명, 배터리 타입, 충전 방식, 부하의 임피던스 값, 타겟 공진기의 특성에 대한 정보, 사용 주파수 대역에 대한 정보, 소요되는 전력량, 고유의 식별자, 제품의 버전 및 규격 정보 중 적어도 하나를 포함하는,
    무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 응답 메시지는,
    무선 환경에서 패킷의 손실을 방지하기 위해 추가되는 필드, 패킷의 시작을 나타내는 필드, 소스 디바이스에 전달하는 명령어를 나타내는 필드, 명령어와 관련된 데이터를 나타내는 필드 및 단축형 패킷의 오류 체크를 위한 필드 중 적어도 하나를 포함하는,
    무선전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 명령어를 나타내는 필드는,
    타겟 디바이스의 입력 전압 값 및 전류 값의 요청에 대한 응답 메시지임을 나타내는 명령어, 타겟 디바이스의 DC/DC 출력 전압 값 및 전류 값의 요청에 대한 응답임을 나타내는 명령어, 타겟 디바이스의 상태 정보 요청에 대한 응답임을 나타내는 명령어, 또는 타겟 디바이스의 등록 정보 요청에 대한 응답임을 나타내는 명령어 중 적어도 하나를 포함하는,
    무선전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 명령어와 관련된 데이터를 나타내는 필드는,
    타겟 디바이스의 입력 전압 값 및 전류 값, 타겟 디바이스의 DC/DC 출력 전압 값 및 전류 값, 타겟 디바이스의 상태 정보, 및 타겟 디바이스의 등록 정보 중 적어도 하나를 포함하는,
    무선전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 타겟 디바이스의 등록 정보는,
    제품의 종류, 제조사 정보, 모델명, 배터리 타입, 충전 방식, 부하의 임피던스 값, 타겟 공진기의 특성에 대한 정보, 사용 주파수 대역에 대한 정보, 소요되는 전력량, 고유의 식별자, 제품의 버전 및 규격 정보 중 적어도 하나를 포함하는,
    무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법.
  8. 소스 디바이스와 통신을 수행하기 위한 제1 메시지를 공진 주파수를 이용하는 인-밴드 통신 또는 아웃밴드 통신을 통해 상기 소스 디바이스로부터 수신하고, 상기 제1 메시지에 응답하여 타겟 디바이스에 관한 정보를 상기 소스 디바이스에 전송하고, 미리 정해진 동작을 포함하는 제2 메시지를 상기 소스 디바이스로부터 수신하고, 상기 제2 메시지에 응답하여 상기 소스 디바이스에 응답 메시지를 전송하는 통신부; 및
    상기 미리 정해진 동작과 관련된 동작을 수행하는 제어부
    를 포함하고,
    상기 제2 메시지는 상기 타겟 디바이스가 부하에 전력을 공급하도록 제어하거나, 혹은 상기 타겟 디바이스가 상기 부하로의 전력 공급을 지연시키도록 제어하는 명령어를 포함하는,
    무선 전력 수신 장치.
KR1020120073722A 2011-05-06 2012-07-06 무선전력 전송 및 충전 시스템, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법 KR101925984B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20110042898 2011-05-06
KR1020110042898 2011-05-06

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120047316A Division KR101925992B1 (ko) 2011-05-06 2012-05-04 무선전력 전송 및 충전 시스템, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120125199A KR20120125199A (ko) 2012-11-14
KR101925984B1 true KR101925984B1 (ko) 2018-12-06

Family

ID=47090165

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120047316A KR101925992B1 (ko) 2011-05-06 2012-05-04 무선전력 전송 및 충전 시스템, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법
KR1020120073722A KR101925984B1 (ko) 2011-05-06 2012-07-06 무선전력 전송 및 충전 시스템, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120047316A KR101925992B1 (ko) 2011-05-06 2012-05-04 무선전력 전송 및 충전 시스템, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9391671B2 (ko)
KR (2) KR101925992B1 (ko)

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101829257B1 (ko) * 2011-11-29 2018-03-30 삼성전자주식회사 셀 분할에 기초한 무선 전력 전송 시스템
JP6207152B2 (ja) * 2012-12-27 2017-10-04 キヤノン株式会社 給電装置、制御方法及びコンピュータプログラム
KR102004541B1 (ko) * 2012-12-31 2019-07-26 지이 하이브리드 테크놀로지스, 엘엘씨 공진형 무선 전력 전송 시스템에서의 무선 전력 전송 제어 방법, 이를 이용하는 무선 전력 전송 장치, 및 이를 이용하는 무선 전력 수신 장치
KR102028112B1 (ko) * 2013-01-14 2019-10-04 삼성전자주식회사 상호 공진을 이용하는 전력 전송 및 데이터 송수신 장치, 상호 공진을 이용하는 전력 수신 및 데이터 송수신 장치 및 이의 방법
CN103078381B (zh) * 2013-01-27 2015-06-17 中国科学院电工研究所 一种电动汽车无线充电装置及其输出控制方法
EP2959598A4 (en) * 2013-02-20 2016-12-14 Nokia Technologies Oy ACCESSORIES DETECTION
KR101467211B1 (ko) * 2013-02-25 2014-12-01 홍익대학교 산학협력단 무선 전력 전송장치, 무선 전력 전송 송신장치 및 그것의 데이터 전송방법
KR102040739B1 (ko) * 2013-03-20 2019-11-06 삼성전자주식회사 무선 전력 송수신 시스템
US20140339910A1 (en) * 2013-05-15 2014-11-20 Witricity Corporation Device to device signaling in wireless energy transfer systems
CN103956836A (zh) * 2014-04-11 2014-07-30 陕西科技大学 一种高效率远距离无线传电装置
JP2015220837A (ja) * 2014-05-16 2015-12-07 株式会社豊田自動織機 非接触充電システム、並びに非接触充電可能な給電スタンドおよびバッテリ搭載車両
AU2015302418B2 (en) * 2014-08-12 2020-08-20 Apple Inc. System and method for power transfer
CN105811596B (zh) * 2014-12-31 2021-02-02 青岛众海汇智能源科技有限责任公司 一种电能无线传输***的配对方法及供电设备
CN104467134B (zh) * 2015-01-06 2017-09-26 上海华测导航技术股份有限公司 无线充电设备、***以及实现无线充电的gnss接收机
CN104638721A (zh) * 2015-01-29 2015-05-20 柳州市同进汽车零部件制造有限公司 一种电动汽车电池充电方法
CN104868573A (zh) * 2015-06-02 2015-08-26 集怡嘉数码科技（深圳）有限公司 一种电源适配器及快速充电切换方法
CN106452661B (zh) * 2015-08-10 2020-05-22 中兴通讯股份有限公司 应答信息的传输方法、装置、基站及终端
CN107787560B (zh) * 2015-09-11 2020-12-22 华为技术有限公司 用于传输能量的***、设备、方法及存储介质
JP6120117B2 (ja) * 2015-10-02 2017-04-26 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 無線電力伝送システム
JP6120116B2 (ja) * 2015-10-02 2017-04-26 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 無線電力伝送システム
US10057642B2 (en) * 2015-10-06 2018-08-21 Comcast Cable Communications, Llc Controlling the provision of power to one or more devices
US11956503B2 (en) 2015-10-06 2024-04-09 Comcast Cable Communications, Llc Controlling a device based on an audio input
US10164473B2 (en) * 2016-02-15 2018-12-25 Semiconductor Components Industries, Llc System and method for device charging
KR102534961B1 (ko) * 2016-05-04 2023-05-23 삼성전자주식회사 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기와 그 동작 방법
KR102546697B1 (ko) * 2016-06-16 2023-06-21 현대자동차주식회사 무선 전력 전송 시스템에서의 코일 정렬 방법 및 이를 이용하는 장치
CN106230063B (zh) * 2016-08-30 2019-06-11 湖南红太阳新能源科技有限公司 一种直流充电装置、***及充电方法
DE102016221474A1 (de) * 2016-11-02 2018-05-03 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Ladestationseinrichtung mit einer oder mehreren Ladestationen für induktives Laden
CN108092835A (zh) * 2016-11-23 2018-05-29 普天信息技术有限公司 电动汽车充电桩的检测方法和装置
KR101918229B1 (ko) * 2017-01-04 2018-11-13 엘지전자 주식회사 차량에 구비되는 이동 단말기용 무선 충전 장치 및 차량
JP7037276B2 (ja) * 2017-02-08 2022-03-16 キヤノン株式会社 受電装置、送電装置、方法、及びプログラム
US10416742B2 (en) 2017-02-17 2019-09-17 Microsoft Technology Licensing, Llc Smart battery for ultrafast charging
KR102625423B1 (ko) 2018-01-15 2024-01-16 삼성전자 주식회사 무선 충전 중단 사유 전송 방법 및 이를 사용하는 전자 장치
ES2952374T3 (es) * 2018-03-27 2023-10-31 Ddsports Inc Unidad de carga inalámbrica y método para dispositivos de juego con baterías recargables
CN118100474A (zh) * 2018-04-16 2024-05-28 Lg电子株式会社 无线功率传输***中的数据传送的方法和无线功率接收机
CN109017309A (zh) * 2018-06-29 2018-12-18 北京新能源汽车股份有限公司 一种用于电动汽车的蓄电池控制***、蓄电池***和车辆
US11949467B2 (en) * 2018-07-16 2024-04-02 Lg Electronics Inc. Apparatus and method for supporting heterogeneous communication in wireless power transmission system
CN111049211A (zh) 2018-10-15 2020-04-21 三星电子株式会社 电子设备和用于电子设备中的有线或无线充电的方法
CN109040905A (zh) * 2018-11-02 2018-12-18 北京羽扇智信息科技有限公司 一种低功耗音箱及其工作方法
CN112585838B (zh) 2018-11-21 2024-02-09 华为数字能源技术有限公司 无线电池充电期间的带外通信
CN110957751A (zh) * 2019-12-02 2020-04-03 中国科学院电工研究所 一种大功率电动汽车双向无线充电***及其功率分配方法
US11381281B2 (en) * 2020-02-04 2022-07-05 Powermat Technologies Ltd. Fast data transmission for wireless power transfer systems
WO2022005264A1 (ko) * 2020-07-03 2022-01-06 엘지전자 주식회사 무선전력 수신장치, 무선전력 전송장치 및 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치 사이의 통신 방법
CN114056106B (zh) * 2020-08-06 2023-09-12 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种磁浮列车双端供电控制装置及控制方法
WO2022093411A1 (en) * 2020-10-27 2022-05-05 American University Of Beirut Ultra-low-power multi-power-mode address detector for combined rf charging and wake-up and methods of use
WO2023085855A1 (ko) * 2021-11-12 2023-05-19 엘지전자 주식회사 무선 전력 전송 시스템에서 아웃 오브 밴드 통신의 연결 방법 및 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080263252A1 (en) * 2007-04-20 2008-10-23 Sony Corporation Data communication system, portable electronic device, server device, data communication method, and data communication program
JP2010028933A (ja) * 2008-07-16 2010-02-04 Seiko Epson Corp 送電制御装置、送電装置、受電制御装置、受電装置及び電子機器

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6463307B1 (en) * 1998-08-14 2002-10-08 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Method and apparatus for power saving in a mobile terminal with established connections
EP1104207B1 (en) * 1999-11-23 2005-08-03 Lucent Technologies Inc. Method, apparatus and data packet for indicating the length of a data payload to be transported in a data packet of a mobile telecommunications system
US6909702B2 (en) * 2001-03-28 2005-06-21 Qualcomm, Incorporated Method and apparatus for out-of-band transmission of broadcast service option in a wireless communication system
US20040151147A1 (en) * 2003-01-31 2004-08-05 Huckins Jeffrey L. Processing wireless packets to reduce roaming host power consumption
US7848820B2 (en) * 2005-04-07 2010-12-07 St. Jude Medical Ab System and method for radio communication between an implantable medical device and an external base unit
WO2007037415A1 (ja) * 2005-09-30 2007-04-05 Sharp Kabushiki Kaisha 無線送信装置、無線受信装置、無線通信システム、無線送信方法および無線受信方法
US8063746B2 (en) * 2006-03-31 2011-11-22 Assa Abloy Ab Transponder detector for an RFID system generating a progression of detection signals
US8041972B2 (en) * 2006-04-04 2011-10-18 Qualcomm Incorporated Apparatus and method for setting wakeup times in a communication device based on estimated lock on time of frequency synthesizer
KR100819055B1 (ko) * 2006-12-08 2008-04-02 한국전자통신연구원 이동 ＩＰｖ6 네트워크에서 플로우 기반 ＱｏＳ 보장을위한 3 계층 핸드오버 경로 설정 방법
KR100971748B1 (ko) * 2007-11-30 2010-07-22 정춘길 근거리 무선 전력전송 시스템
US8629650B2 (en) 2008-05-13 2014-01-14 Qualcomm Incorporated Wireless power transfer using multiple transmit antennas
JP4572355B2 (ja) 2008-06-10 2010-11-04 セイコーエプソン株式会社 送電制御装置、送電装置、無接点電力伝送システムおよびデータ判定方法
JP4725604B2 (ja) 2008-06-25 2011-07-13 セイコーエプソン株式会社 送電制御装置、送電装置、受電制御装置、受電装置及び電子機器
JP4985565B2 (ja) * 2008-06-30 2012-07-25 富士通株式会社 送受信回路、受信回路及び送受信回路の制御方法
MY159639A (en) * 2008-07-09 2017-01-13 Access Business Group Int Llc Wireless charging system
JP2010045960A (ja) 2008-07-16 2010-02-25 Seiko Epson Corp 送電制御装置、送電装置、受電制御装置、受電装置、電子機器、及び無接点電力伝送方法
JP5470764B2 (ja) 2008-07-16 2014-04-16 セイコーエプソン株式会社 受電制御装置、受電装置、及び電子機器
JP2010028936A (ja) 2008-07-16 2010-02-04 Seiko Epson Corp 送電制御装置、送電装置、受電制御装置、受電装置及び電子機器
JP2010028934A (ja) 2008-07-16 2010-02-04 Seiko Epson Corp 受電制御装置、受電装置および無接点電力伝送システム
US8929957B2 (en) * 2008-11-21 2015-01-06 Qualcomm Incorporated Reduced jamming between receivers and wireless power transmitters
JP5238472B2 (ja) 2008-12-16 2013-07-17 株式会社日立製作所 電力伝送装置、および電力受信装置
JP2011030404A (ja) 2009-06-22 2011-02-10 Felica Networks Inc 情報処理装置、プログラム、および情報処理システム
US8787843B2 (en) * 2009-06-26 2014-07-22 Nokia Siemens Networks Oy Wake up procedure for a base station in a communications network
US8541974B2 (en) * 2009-09-17 2013-09-24 Qualcomm Incorporated Movable magnetically resonant antenna for wireless charging
KR101114587B1 (ko) * 2010-01-28 2012-03-05 주식회사 팬택 무선전력 송수신을 위한 시스템, 단말장치, 관리서버 및 전송장치
KR20110103296A (ko) * 2010-03-12 2011-09-20 삼성전자주식회사 전자 기기의 무선 충전 방법 및 장치
KR20110103294A (ko) * 2010-03-12 2011-09-20 삼성전자주식회사 무선 충전을 수행하는 장치 및 방법
KR20110103295A (ko) * 2010-03-12 2011-09-20 삼성전자주식회사 통신망을 이용한 무선 충전 방법
KR101718723B1 (ko) * 2010-04-08 2017-03-22 삼성전자주식회사 무선 전력 전송 기능을 구비한 랩탑 컴퓨터 시스템
KR101672736B1 (ko) * 2010-05-14 2016-11-04 삼성전자주식회사 이동체를 이용한 전력 및 데이터 전송 장치 및 방법
US20120274154A1 (en) * 2011-04-27 2012-11-01 Research In Motion Limited Methods and apparatuses for wireless power transfer

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080263252A1 (en) * 2007-04-20 2008-10-23 Sony Corporation Data communication system, portable electronic device, server device, data communication method, and data communication program
JP2010028933A (ja) * 2008-07-16 2010-02-04 Seiko Epson Corp 送電制御装置、送電装置、受電制御装置、受電装置及び電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
US9391671B2 (en) 2016-07-12
KR101925992B1 (ko) 2018-12-06
US20120281547A1 (en) 2012-11-08
KR20120125182A (ko) 2012-11-14
KR20120125199A (ko) 2012-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101925984B1 (ko) 무선전력 전송 및 충전 시스템, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법
KR101896979B1 (ko) 무선 전력 전송 및 충전 시스템, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 공진 주파수 제어 방법
KR101925959B1 (ko) 무선 전력 전송 및 충전 시스템, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 임피던스 제어 방법
KR101926009B1 (ko) 무선 전력을 송수신하는 전자 기기 및 방법
KR101947982B1 (ko) 무선 전력 전송 시스템의 공진기 제어 장치 및 방법
KR101988009B1 (ko) 공진 주파수를 조정해서 커플링 효율을 높이는 무전전력 전송 시스템 및 방법
KR101897160B1 (ko) 무전 전력 전송 시스템에서 무선 전력을 분배하는 장치 및 방법
KR101817194B1 (ko) 태양전지 모듈을 이용한 무선 전력 전송 시스템
KR101809470B1 (ko) 무선 전력 전송 시스템, 무선 전력 전송 시스템에서 공진 주파수 트래킹 방법 및 장치
KR101813125B1 (ko) 무선 전력 전송 시스템 및 검출 파라미터에 기초한 무선 전력 전송 시스템의 전력 제어 방법
KR101850527B1 (ko) 휴대용 디바이스 및 휴대용 디바이스의 무선 전력 충전 시스템
KR101382213B1 (ko) 무선 전력 전송 장치 및 방법, 무선 전력 수신 장치
KR101813264B1 (ko) 무선 전력 전송 시스템, 무선 전력 전송 시스템에서 전력 제어 방법 및 장치
KR101880030B1 (ko) 무선 전력 전송 시스템에서 2개의 소스 공진기를 이용해서 자기장을 제어하는 소스 장치 및 방법
KR101813131B1 (ko) 무선 전력 전송 시스템, 무선 전력 전송 시스템의 공진 임피던스 및 공진 주파수의 제어 방법
KR101859191B1 (ko) 무선 전력 전송 시스템, 무선 전력 전송 및 수신 제어 방법
KR101808086B1 (ko) 무선 전력 전송을 이용한 사운드 시스템
KR20150017807A (ko) 복수의 무선 전력 수신 장치에 대해 안정적으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 방법 및 장치
KR20150032366A (ko) 안정적인 무선 전력 전송을 위해 격리도가 향상된 공진기 장치
KR20120134999A (ko) 무선 전력 전송 및 충전 시스템, 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법
KR20120134030A (ko) 무선전력 전송 및 충전 시스템, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 전력 제어 방법
KR20120134029A (ko) 무선전력 전송 및 충전 시스템, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 통신 방법
KR101930801B1 (ko) 무선 전력 전송의 효율을 검출하는 방법 및 장치
KR101948089B1 (ko) 무선 전력 전송의 부하 변동을 검출하는 방법 및 장치
KR102028057B1 (ko) 격리도가 향상된 공진기

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right