KR20140129905A - 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법 - Google Patents
무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20140129905A KR20140129905A KR1020130048824A KR20130048824A KR20140129905A KR 20140129905 A KR20140129905 A KR 20140129905A KR 1020130048824 A KR1020130048824 A KR 1020130048824A KR 20130048824 A KR20130048824 A KR 20130048824A KR 20140129905 A KR20140129905 A KR 20140129905A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- wireless power
- power transmission
- movement
- transmitting
- receiving apparatus
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 328
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 91
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 22
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 10
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 7
- 238000001646 magnetic resonance method Methods 0.000 description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 239000003826 tablet Substances 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/10—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
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
본 발명은 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 무선 전력 전송 장치들이 각각의 무선 전력 전송 범위 내의 무선 전력 수신 장치를 검색하여 그 정보를 공유함으로써 효율적으로 무선 전력 전송을 수행하는 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 양상에 따르면, 자기장을 이용하여 무선 전력을 전송하는 전송 안테나; 상기 전송 안테나를 통해 무선 전력을 전송하는 전력 전송 모듈; 무선 전력 수신 장치 또는 주변의 무선 전력 전송 장치와 통신을 수행하는 통신 모듈; 및 상기 전력 전송 모듈을 통해 무선 전력 수신 장치로 무선 전력을 전송하는 동안, 상기 무선 전력 전송 장치의 이동을 감지하고, 상기 무선 전력 수신 장치의 이동이 감지된 경우, 상기 통신 모듈을 통해 상기 주변의 무선 전력 전송 장치에 무선 전력의 전송을 지시하는 메시지를 송신하는 콘트롤러;를 포함하는 무선 전력 전송 장치가 제공될 수 있다.
Description
본 발명은 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 무선 전력 전송 장치들이 각각의 무선 전력 전송 범위 내의 무선 전력 수신 장치를 검색하여 그 정보를 공유함으로써 효율적으로 무선 전력 전송을 수행하는 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법에 관한 것이다.
무선 전력 전송 기술은 전원 소스와 전자 기기 사이에 무선으로 전력을 전달하는 기술이다. 일 예로 무선 전력 전송 기술은 스마트폰이나 태블릿 등의 이동 단말기를 단지 무선 충전 패드 상에 올려놓는 것만으로 이동 단말기의 배터리의 무선으로 충전할 수 있도록 함으로써, 기존의 유선 충전 커넥터를 이용하는 유선 충전 환경에 비해 보다 뛰어난 이동성과 편의성 그리고 안전성을 제공할 수 있다. 또한, 무선 전력 전송 기술은 이동 단말기의 무선 충전 이외에도 향후 가전 제품, 전기 자동차를 비롯하여 의료, 레저, 로봇 등의 다양한 분야에서 기존의 유선 전력 전송 환경을 대체할 것으로 주목받고 있다.
무선 전력 전송 기술은 전자기파 방사를 이용한 기술과 전자기 유도 현상을 이용한 기술로 분류될 수 있는데, 전자기파 방사를 이용하는 기술은 공기 중에서 소모되는 방사 손실(radiation loss)에 따른 효율의 한계를 가지고 있어 최근에는 주로 전자기 유도 현상을 이용한 기술이 많이 연구되고 있다.
전자기 유도 현상을 이용한 무선 전력 전송 기술은 크게 전자기 유도(inductive coupling) 방식과 자기 공명(resonant magnetic coupling) 방식으로 분류된다.
전자기 유도 방식은 전송 측의 코일과 수신 측의 코일 간의 전자기 결합에 따라 전송 측 코일에서 발생시킨 자기장로 인해 수신 측 코일에 유도되는 전류를 이용하여 에너지를 전송하는 방식이다. 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 기술은 전송 효율이 높은 장점을 가지고 있으나, 전력 전송 거리가 수 mm로 제한될 뿐 아니라 코일 간의 정합에 매우 민감하여 위치 자유도가 현저히 낮은 단점을 가지고 있다.
자기 공명 방식은 2005년 MIT의 마린 솔라비치 교수가 제안한 기술로서, 전송 측 코일과 수신 측 코일 간의 공진 주파수로 인가된 자기장에 의해 전송 측과 수신 측 양단에 자기장이 집중되는 현상을 이용하여 에너지를 전송하는 방식이다.
이러한 자기 공명 방식은 전자기 유도 방식에 비해 비교적 긴 수십 cm에서 수 m에 이르는 거리까지 에너지를 전송하는 것이 가능할 뿐 아니라 동시에 여러 대의 기기로 전력을 전송하는 것이 가능하여 진정한 코드프리(cord-free)를 구현할 무선 전력 전송 기술로 기대를 받고 있다.
향후에는 무선 전력 인프라가 갖춰지면 공공장소나 댁내에 다수의 무선 전력 전송 장치가 보유될 것으로 예측되는데, 다수의 무선 전력 전송 장치 간에 효율적으로 역할을 분배하는 것에 관한 연구가 필요하다.
본 발명의 일 과제는, 복수의 무선 전력 전송 장치들이 각각의 무선 전력 전송 범위 내의 무선 전력 수신 장치를 검색하여 그 정보를 공유함으로써 효율적으로 무선 전력 전송을 수행하는 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 자기장을 이용하여 무선 전력을 전송하는 전송 안테나; 상기 전송 안테나를 통해 무선 전력을 전송하는 전력 전송 모듈; 무선 전력 수신 장치 또는 주변의 무선 전력 전송 장치와 통신을 수행하는 통신 모듈; 및 상기 전력 전송 모듈을 통해 무선 전력 수신 장치로 무선 전력을 전송하는 동안, 상기 무선 전력 전송 장치의 이동을 감지하고, 상기 무선 전력 수신 장치의 이동이 감지된 경우, 상기 통신 모듈을 통해 상기 주변의 무선 전력 전송 장치에 무선 전력의 전송을 지시하는 메시지를 송신하는 콘트롤러;를 포함하는 무선 전력 전송 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 무선 전력 수신 장치로 무선 전력을 전송하는 동안, 상기 무선 전력 전송 장치의 이동을 감지하는 단계; 및 상기 무선 전력 수신 장치의 이동이 감지된 경우, 상기 통신 모듈을 통해 주변의 무선 전력 전송 장치에 무선 전력의 전송을 지시하는 메시지를 송신하는 단계;를 포함하는 무선 전력 전송 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단으로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면, 복수의 무선 전력 전송 장치들이 각각의 무선 전력 전송 범위 내의 무선 전력 수신 장치를 검색하여 그 정보를 공유함으로써 무선 전력 전송을 보다 효율적으로 수행할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법이 수행되는 무선 전력 환경을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법에서 무선 전력 수신 장치의 이동을 감지하는 동작에 관한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법에서 최적 전송 효율을 검색하는 동작에 관한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법에서 최적 전송 효율을 가진 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 전력 전송을 수행하는 동작에 관한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법이 수행되는 무선 전력 환경을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법에서 무선 전력 수신 장치의 이동을 감지하는 동작에 관한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법에서 최적 전송 효율을 검색하는 동작에 관한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법에서 최적 전송 효율을 가진 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 전력 전송을 수행하는 동작에 관한 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것이고, 도면에 도시된 형상은 필요에 따라 본 발명의 이해를 돕기 위하여 과장되어 표시된 것이므로, 본 발명이 본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략한다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 자기장을 이용하여 무선 전력을 전송하는 전송 안테나; 상기 전송 안테나를 통해 무선 전력을 전송하는 전력 전송 모듈; 무선 전력 수신 장치 또는 주변의 무선 전력 전송 장치와 통신을 수행하는 통신 모듈; 및 상기 전력 전송 모듈을 통해 무선 전력 수신 장치로 무선 전력을 전송하는 동안, 상기 무선 전력 전송 장치의 이동을 감지하고, 상기 무선 전력 수신 장치의 이동이 감지된 경우, 상기 통신 모듈을 통해 상기 주변의 무선 전력 전송 장치에 무선 전력의 전송을 지시하는 메시지를 송신하는 콘트롤러;를 포함하는 무선 전력 전송 장치가 제공될 수 있다.
또 상기 콘트롤러는, 상기 통신 모듈을 통해 상기 주변의 무선 전력 전송 장치 중 상기 이동한 무선 전력 수신 장치에 대하여 가장 높은 전력 전송 효율을 가지는 무선 전력 전송 장치에 상기 무선 전력 전송을 지시하는 메시지를 송신할 수 있다.
또 상기 콘트롤러는, 상기 전송 안테나를 통해 전송되는 무선 전력의 변화에 기초하여 상기 무선 전력 수신 장치의 이동을 감지할 수 있다.
또 상기 콘트롤러는, 상기 통신 모듈을 통해 상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 무선 전력 수신 장치의 이동을 지시하는 메시지를 수신함으로써 상기 무선 전력 수신 장치의 이동을 감지할 수 있다.
또 제1 항에 있어서, 상기 콘트롤러는, 상기 무선 전력 수신 장치의 이동이 감지된 경우, 상기 통신 모듈을 통해 상기 주변의 무선 전력 전송 장치에 상기 무선 전력 수신 장치의 이동을 지시하는 메시지를 송신할 수 있다.
또 상기 콘트롤러는, 상기 전력 전송 모듈을 통해 상기 무선 전력 전송 장치에 테스트 파워로 자기장 신호를 송출하고, 상기 통신 모듈을 통해 상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 테스트 파워에 대한 수신 전력에 관한 제1 정보를 수신하고, 상기 통신 모듈을 통해 상기 주변의 전력 전송 장치로부터 상기 주변의 전력 전송 장치가 상기 무선 전력 전송 장치에 송출한 테스트 파워에 대한 수신 전력에 관한 제2 정보를 수신하고, 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보에 기초하여 상기 이동한 무선 전력 수신 장치에 대하여 가장 높은 전력 전송 효율을 가지는 무선 전력 전송 장치를 판단하고, 상기 통신 모듈을 통해 상기 주변의 무선 전력 전송 장치 중 상기 이동한 무선 전력 수신 장치에 대하여 가장 높은 전력 전송 효율을 가지는 무선 전력 전송 장치에 상기 무선 전력 전송을 지시하는 메시지를 송신할 수 있다.
또 상기 콘트롤러는, 상기 무선 전력 수신 장치의 이동이 감지된 경우, 상기 통신 모듈을 통해 상기 주변의 무선 전력 전송 장치에 상기 무선 전력 수신 장치의 디바이스 프로파일을 송신할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 무선 전력 수신 장치로 무선 전력을 전송하는 동안, 상기 무선 전력 전송 장치의 이동을 감지하는 단계; 및 상기 무선 전력 수신 장치의 이동이 감지된 경우, 상기 통신 모듈을 통해 주변의 무선 전력 전송 장치에 무선 전력의 전송을 지시하는 메시지를 송신하는 단계;를 포함하는 무선 전력 전송 방법이 제공될 수 있다.
또 상기 메시지를 송신하는 단계에서, 상기 주변의 무선 전력 전송 장치 중 상기 이동한 무선 전력 수신 장치에 대하여 가장 높은 전력 전송 효율을 가지는 무선 전력 전송 장치에 상기 무선 전력 전송을 지시하는 메시지를 송신할 수 있다.
또 상기 이동을 감지하는 단계에서, 상기 무선 전력 수신 장치로 전송되는 무선 전력의 변화에 기초하여 상기 무선 전력 수신 장치의 이동을 감지할 수 있다.
또 상기 이동을 감지하는 단계에서, 상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 무선 전력 수신 장치의 이동을 지시하는 메시지를 수신함으로써 상기 무선 전력 수신 장치의 이동을 감지할 수 있다.
또 상기 무선 전력 수신 장치의 이동이 감지된 경우, 상기 주변의 무선 전력 전송 장치에 상기 무선 전력 수신 장치의 이동을 지시하는 메시지를 송신하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또 상기 무선 전력 전송 장치에 테스트 파워로 자기장 신호를 송출하는 단계; 상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 테스트 파워에 대한 수신 전력에 관한 제1 정보를 수신하는 단계; 상기 주변의 전력 전송 장치로부터 상기 주변의 전력 전송 장치가 상기 무선 전력 전송 장치에 송출한 테스트 파워에 대한 수신 전력에 관한 제2 정보를 수신하는 단계; 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보에 기초하여 상기 이동한 무선 전력 수신 장치에 대하여 가장 높은 전력 전송 효율을 가지는 무선 전력 전송 장치를 판단하는 단계;를 더 포함하고, 상기 메시지를 송신하는 단계에서, 상기 주변의 무선 전력 전송 장치 중 상기 이동한 무선 전력 수신 장치에 대하여 가장 높은 전력 전송 효율을 가지는 무선 전력 전송 장치에 상기 무선 전력 전송을 지시하는 메시지를 송신할 수 있다.
또 상기 무선 전력 수신 장치의 이동이 감지된 경우, 상기 통신 모듈을 통해 상기 주변의 무선 전력 전송 장치에 상기 무선 전력 수신 장치의 디바이스 프로파일을 송신하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 시스템(1000)에 관하여 설명한다.
무선 전력 시스템(1000)은 자기장을 이용하여 무선으로 전력을 전송할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 시스템(1000)의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 전력 시스템(1000)은 무선 전력 전송 장치(1100) 및 무선 전력 수신 장치(1200)를 포함한다. 무선 전력 전송 장치(1100)는 외부의 전원 소스(S)로부터 전원을 인가받아 자기장을 발생시킨다. 무선 전력 수신 장치(1200)는 발생된 자기장을 이용하여 전류를 발생시켜 무선으로 전력을 수신받는다.
또한, 무선 전력 시스템(1000)에서 무선 전력 전송 장치(1100)와 무선 전력 수신 장치(1200)는 무선 전력 전송에 필요한 다양한 정보를 송수신할 수 있다. 여기서, 무선 전력 전송 장치(1100)와 무선 전력 수신 장치(1200) 간의 통신은 무선 전력 전송에 이용되는 자기장을 이용하는 인-밴드 통신(in-band communication)이나 별도의 통신 캐리어를 이용하는 아웃-밴드 통신(out-band communication) 중 어느 하나의 방식에 따라 수행될 수 있다.
여기서, 무선 전력 전송 장치(1100)는 고정형 또는 이동형으로 제공될 수 있다. 고정형의 예로는 실내의 천장이나 벽면 또는 테이블 등의 가구에 임베디드(embedded)되는 형태, 실외의 주차장, 버스 정류장이나 지하철역 등에 임플란트 형식으로 설치되는 형태나 차량이나 기차 등의 운송 수단에 설치되는 형태 등이 있다. 이동형인 무선 전력 전송 장치(1100)는 이동 가능한 무게나 크기의 이동형 장치나 노트북 컴퓨터의 덮개 등과 같이 다른 장치의 일부로 구현될 수 있다.
또 무선 전력 수신 장치(1200)는 배터리를 구비하는 각종 전자 기기 및 전원 케이블 대신 무선으로 전원을 공급받아 구동되는 각종 가전 기기를 포함하는 포괄적인 개념으로 해석되어야 한다. 무선 전력 수신 장치(1200)의 대표적인 예로는, 이동 단말기(portable terminal), 휴대 전화기(cellular phone), 스마트폰(smart phone), 개인 정보 단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 휴대 미디어 플레이어(PMP: Portable Media Player), 와이브로 단말기(Wibro terminal), 태블릿(tablet), 패블릿(pablet), 노트북(notebook), 디지털 카메라, 네비게이션 단말기, 텔레비전, 전기차량(EV: Electronic Vehicle) 등이 있다.
무선 전력 시스템(1000)에는 무선 전력 전송 장치(1100)는 하나 또는 복수일 수 있다. 도 1에서는 무선 전력 전송 장치(1100)와 무선 전력 수신 장치(1200)가 일대일로 전력을 주고 받는 것으로 표현되고 있으나, 복수의 무선 전력 전송 장치(1100)가 하나의 무선 전력 수신 장치(1200)로 전력을 전달하는 것도 가능하다. 특히, 자기 공명 방식으로 무선 전력 전송을 수행하는 경우에는 복수의 무선 전력 전송 장치(1100)가 동시 전송 방식이나 시분할 전송 방식을 응용하여 동시에 하나의 무선 전력 수신 장치(1200)로 전력을 전달할 수 있다.
또, 무선 전력 시스템(1000)에는 무선 전력 수신 장치(1200)는 하나 또는 복수일 수 있다. 도 1에서는 무선 전력 전송 장치(1100)와 무선 전력 수신 장치(1200)가 일대일로 전력을 주고 받는 것으로 표현되고 있으나, 하나의 무선 전력 전송 장치(1100)가 복수의 무선 전력 수신 장치(1200)로 전력을 전달하는 것도 가능하다. 특히, 자기 공명 방식으로 무선 전력 전송을 수행하는 경우에는 하나의 무선 전력 전송 장치(1100)가 동시 전송 방식이나 시분할 전송 방식을 응용하여 동시에 여러 대의 무선 전력 수신 장치(1200)로 전력을 전달할 수 있다.
한편, 도 1에는 생략되어 있으나, 무선 전력 시스템(1000)에는 무선 전력 전송 거리를 증대시키기 위한 중계기(relay)가 더 포함될 수 있다. 중계기로는 LC회로로 구현되는 패시브 타입의 공진 루프가 이용될 수 있다. 이러한 공진 루프는 대기 중으로 방사되는 자기장을 집속하여 무선 전력 전송 거리를 증대시킬 수 있다. 동시에 여러 대의 중계기를 이용하여 보다 넓은 무선 전력 전송 커버리지를 확보하는 것도 가능하다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치(1100)에 관하여 설명한다.
무선 전력 전송 장치(1100)는 무선으로 전력을 전송할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치(1100)의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 무선 전력 전송 장치(1100)는 전력 전송 모듈(1110), 전송 안테나(1120), 통신 모듈(1130) 및 콘트롤러(1140) 포함할 수 있다.
전력 전송 모듈(1110)은 외부의 전원 소스(S)로부터 인가되는 전원을 이용하여 전송 전력을 생성할 수 있다. 전력 전송 모듈(1110)은 AC-DC 변환기(1111), 주파수 발진기(1112), 전력 증폭기(1113) 및 임피던스 정합기(1114)를 포함할 수 있다.
AC-DC 변환기(1111)는 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있다. AC-DC 변환기(1111)는 외부의 전원 소스(S)로부터 교류 전력을 입력받고, 입력된 교류 전력의 파형을 직류 전력으로 변환하여 출력한다. AC-DC 변환기(1111)는 출력하는 직류 전력의 전압값을 조정할 수 있다.
주파수 발진기(1112)는 직류 전력을 원하는 특정 주파수의 교류 전력으로 변환할 수 있다. 주파수 발진기(1112)는 AC-DC 변환기(1111)가 출력하는 직류 전력을 입력받고, 입력된 직류 전력을 특정 주파수의 교류 전력으로 변환하여 출력한다. 여기서, 특정 주파수는 공진 주파수일 수 있다. 이때, 주파수 발진기(1112)는 공진 주파수의 교류 전력을 출력할 수 있다. 물론, 주파수 발진기(1112)가 반드시 공진 주파수를 발진해야 하는 것은 아니다.
전력 증폭기(1113)는 전력의 전압 또는 전류를 증폭시킬 수 있다. 전력 증폭기(1113)는 주파수 발진기(1112)가 출력하는 특정 주파수의 교류 전력을 입력받고, 입력된 특정 주파수의 교류 전력의 전압 또는 전류를 증폭시켜 출력한다.
임피던스 정합기(1114)는 임피던스의 정합을 수행할 수 있다. 임피던스 정합기(1114)는 캐패시터, 인덕터 및 이들의 연결을 스위칭하는 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 임피던스의 정합은 전송 안테나(1120)를 통해 전송되는 무선 전력의 반사파를 검출하고, 검출된 반사파에 기초하여 스위칭 소자를 스위칭하여 캐패시터나 인덕터의 연결 상태를 조정하거나 캐패시터의 캐패시턴스를 조정하거나 인덕터의 인덕턴스를 조정함으로써 수행될 수 있다.
전송 안테나(1120)는 교류 전력을 이용하여 전자기장을 발생시킬 수 있다. 전송 안테나(1120)는 전력 증폭기(1113)에서 출력되는 특정 주파수의 교류 전력을 인가받고, 이에 따라 특정 주파수의 자기장을 발생시킬 수 있다. 발생된 자기장은 방사되는데, 무선 전력 수신 장치(1200)는 이를 수신하여 전류를 생성하게 된다. 다시 말해 전송 안테나(1120)는 무선으로 전력을 전송하는 것이다.
한편, 도 2에는 도시되지 않았으나 무선 전력 전송 장치(1100)는 통신 안테나를 더 포함할 수도 있다. 통신 안테나는 자기장 통신 이외의 통신 캐리어를 이용하여 통신 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 안테나는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 블루투스 LE, 직비(ZigBee), NFC 등의 통신 신호를 송수신 할 수 있다.
통신 모듈(1130)는 무선 전력 수신 장치(1200) 또는 다른 무선 전력 전송 장치(1100)와 정보를 송수신할 수 있다. 통신 모듈(1130)은 인-밴드 통신 모듈 또는 아웃-밴드 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
인-밴드 통신 모듈은 특정 주파수를 중심 주파수로 하는 자기파를 이용하여 정보를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(1130)은 자기파에 정보를 실어 전송 안테나(1120)를 통해 송신하거나 또는 정보가 담긴 자기파를 전송 안테나(1120)를 통해 수신함으로써 인-밴드 통신을 수행할 수 있다. 이때, 이진 위상 편이(BPSK: binary phase shift keying) 또는 진폭 편이(ASK: amplitude shift keying) 등의 변조 방식과 맨체스터(Manchester) 코딩 또는 넌 제로 복귀 레벨(NZR-L: non-return-to-zero level) 코딩 등의 코딩 방식을 이용하여 자기파에 정보를 담거나 정보가 담긴 자기파를 해석할 수 있다. 이러한 인-밴드 통신을 이용하면 통신 모듈(1130)은 수 kbps의 데이터 전송율로 수 미터에 이르는 거리까지 정보를 송수신할 수 있다.
아웃-밴드 통신 모듈은 통신 안테나를 통해 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 통신 모듈(1130)은 근거리 통신 모듈로 제공될 수 있다. 근거리 통신 모듈의 예로는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 블루투스 LE, 직비(ZigBee), NFC 등의 통신 모듈이 있다.
한편, 통신 모듈(1130)는 통신 안테나를 통하지 않고 유선망을 통해 통신을 수행하는 것도 가능하다. 예를 들어 통신 모듈은 유선 랜(LAN: Local Area Network) 또는 전력선 통신(PLC: Power Line communication)을 통해 통신을 수행할 수도 있다.
콘트롤러(1140)는 무선 전력 전송 장치(1100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 콘트롤러(1140)는 각종 정보의 연산 및 처리를 수행하고, 무선 전력 전송 장치(1100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.
콘트롤러(1140)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터나 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다. 하드웨어적으로 콘트롤러(1140)는 전기적인 신호를 처리하여 제어 기능을 수행하는 전자 회로 형태로 제공될 수 있으며, 소프트웨어적으로는 하드웨어적인 콘트롤러(1140)를 구동시키는 프로그램 형태로 제공될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(1200)에 관하여 설명한다.
무선 전력 수신 장치()는 무선으로 전력을 수신할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(1200)의 제1 형태의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 무선 전력 수신 장치(1200)는 수신 안테나(1210), 전력 수신 모듈(1220), 통신 모듈(1230) 및 콘트롤러(1240)을 포함할 수 있다.
수신 안테나(1210)는 무선 전력 전송 장치(1100)에서 전송되는 무선 전력을 수신할 수 있다. 수신 안테나(1210)는 전송 안테나(1120)에서 방사되는 자기장을 이용하여 전력을 수신할 수 있다. 여기서, 특정 주파수가 공진 주파수인 경우에는 전송 안테나(1120)와 수신 안테나(1210) 간에 자기 공명 현상이 발생하여 보다 효율적으로 전력을 전달받을 수 있다.
전력 수신 모듈(1220)은 수신 안테나(1210)가 수신한 전력을 이용하여 무선 전력 수신 장치(1200)를 충전하거나 구동시킬 수 있다. 전력 수신 모듈(1220)은 임피던스 정합기(1221), 정류기(1222), DC-DC 변환기(1223) 및 배터리(1224)를 포함할 수 있다.
임피던스 정합기(1221)는 무선 전력 수신 장치(1200)의 임피던스를 조정할 수 있다. 임피던스 정합기(1221)는 캐패시터, 인덕터 및 이들의 조합을 스위칭하는 스위칭 소자로 구성될 수 있다. 임피던스의 정합은 수신되는 무선 전력의 전압값이나 전류값, 전력값, 주파수값 등에 기초하여 임피던스 정합기(1221)를 구성하는 회로의 스위칭 소자를 제어함으로써 수행될 수 있다.
정류기(1222)는 수신된 무선 전력을 정류하여 교류에서 직류로 변환할 수 있다. 정류기(1222)는 다이오드나 트랜지스터를 이용하여 교류를 직류로 변환하고, 캐패시터와 저항을 이용하여 이를 평활할 수 있다. 정류기(1222)로는 브릿지 회로 등으로 구현되는 전파 정류기, 반파 정류기, 전압 체배기 등이 이용될 수 있다.
DC-DC 변환기(1223)는 정류된 직류 전력의 전압을 원하는 레벨로 변환하여 출력할 수 있다. 정류기(1222)에서 정류된 직류 전원의 전압값이 배터리의 충전이나 전자 기기의 구동에 요구되는 전압값에 비하여 크거나 작은 경우에 DC-DC 변환기(1223)는 정류된 직류 전원의 전압값을 원하는 전압으로 변경할 수 있다.
배터리(1224)는 DC-DC 변환기(1223)로부터 출력되는 전력을 이용하여 에너지를 저장할 수 있다. 한편, 무선 전력 수신 장치(1200)에 배터리(1224)가 반드시 포함되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 배터리는 탈부착이 가능한 형태의 외부 구성으로 제공될 수 있다. 다른 예를 들어, 무선 전력 수신 장치(1200)에는 전자 기기의 다양한 동작을 구동하는 구동 수단이 배터리(1224) 대신 포함될 수도 있다.
한편, 도 3에는 도시되지 않았으나 무선 전력 수신 장치(1200)는 통신 안테나를 더 포함할 수도 있다. 통신 안테나는 자기장 통신 이외의 통신 캐리어를 이용하여 통신 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 안테나는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 블루투스 LE, 직비(ZigBee), NFC 등의 통신 신호를 송수신 할 수 있다.
통신 모듈(1230)은 무선 전력 전송 장치(1100)와 정보를 송수신할 수 있다. 통신 모듈(1230)은 인-밴드 통신 모듈 또는 아웃-밴드 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
인-밴드 통신 모듈은 특정 주파수를 중심 주파수로 하는 자기파를 이용하여 정보를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(1230)은 자기파에 정보를 실어 수신 안테나(1210)를 통해 송신하거나 또는 정보가 담긴 자기파를 수신 안테나(1210)를 통해 수신함으로써 인-밴드 통신을 수행할 수 있다. 이때, 이진 위상 편이(BPSK: binary phase shift keying) 또는 진폭 편이(ASK: amplitude shift keying) 등의 변조 방식과 맨체스터(Manchester) 코딩 또는 넌 제로 복귀 레벨(NZR-L: non-return-to-zero level) 코딩 등의 코딩 방식을 이용하여 자기파에 정보를 담거나 정보가 담긴 자기파를 해석할 수 있다. 이러한 인-밴드 통신을 이용하면 통신 모듈(1230)은 수 kbps의 데이터 전송율로 수 미터에 이르는 거리까지 정보를 송수신할 수 있다.
아웃-밴드 통신 모듈은 통신 안테나를 통해 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 통신 모듈(1230)은 근거리 통신 모듈로 제공될 수 있다. 근거리 통신 모듈의 예로는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 블루투스 LE, 직비(ZigBee), NFC(Near Field Communication) 등의 통신 모듈이 있다.
콘트롤러(1240)는 무선 전력 수신 장치(1200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 콘트롤러(1240)는 각종 정보의 연산 및 처리를 수행하고, 무선 전력 수신 장치(1200)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.
콘트롤러(1240)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터나 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다. 하드웨어적으로 콘트롤러(1240)는 전기적인 신호를 처리하여 제어 기능을 수행하는 전자 회로 형태로 제공될 수 있으며, 소프트웨어적으로는 하드웨어적인 콘트롤러(1240)를 구동시키는 프로그램 형태로 제공될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 시스템(1000)에서 전력이 무선으로 전송되는 과정에 관하여 설명한다.
전력의 무선 전송은 전자기 유도 방식이나 자기 공명 방식을 이용하여 수행될 수 있다. 이때 무선 전력 전송 장치(1100)의 전송 안테나(1120)와 무선 전력 수신 장치(1200)의 수신 안테나(1210) 사이에서 수행될 수 있다.
자기 공명 방식을 이용하는 경우에는 전송 안테나(1120)와 수신 안테나(1210)는 각각 공진 안테나 형태로 제공될 수 있다. 공진 안테나는 코일과 캐패시터를 포함하는 공진 구조를 가질 수 있다. 이때 공진 안테나의 공진 주파수는 코일의 인덕턴스와 캐패시터의 캐패시턴스에 의해 결정된다. 여기서, 코일은 루프의 형태로 이루어질 수 있다. 또 루프의 내부에는 코어가 배치될 수 있다. 코어는 페라이트 코어(ferrite core)와 같은 물리적인 코어나 공심 코어(air core)를 포함할 수 있다.
전송 안테나(1120)와 수신 안테나(1210) 간의 에너지 전송은 자기장의 공명 현상을 통해 이루어질 수 있다. 공명 현상이란 하나의 공진 안테나에서 공진 주파수에 해당하는 근접장이 발생할 때 주위에 다른 공진 안테나가 위치하는 경우, 양 공진 안테나가 서로 커플링되어 공진 안테나 사이에서 높은 효율의 에너지 전달이 일어나는 현상을 의미한다. 전송 안테나(1120)의 공진 안테나와 수신 안테나(1210)의 공진 안테나 사이에서 공진 주파수에 해당하는 자기장이 발생하면, 전송 안테나(1120)와 수신 안테나(1210)의 공진 안테나가 서로 공진하는 공명 현상이 발생되고, 이에 따라 일반적인 경우 전송 안테나(1120)에서 발생한 자기장이 자유 공간으로 방사되는 경우에 비해 보다 높은 효율로 수신 안테나(1210)를 향해 자기장이 집속되며, 따라서 전송 안테나(1120)로부터 수신 안테나(1210)에 높은 효율로 에너지가 전달될 수 있다.
전자기 유도 방식은 자기 공명 방식과 유사하게 구현될 수 있으나 이때에는 자기장의 주파수가 공진 주파수일 필요가 없다. 대신 전자기 유도 방식에서는 수신 안테나(1210)와 전송 안테나(1120)를 구성하는 루프 간의 정합이 필요하며 루프 간의 간격이 매우 근접해야 한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법에 관하여 설명한다. 무선 전력 송수신 방법에 관해서는 상술한 무선 전력 네트워크(2000)을 이용하여 설명한다. 다만, 무선 전력 송수신 방법에 이에 한정되는 것은 아니며, 이와 동일 유사한 다른 시스템을 이용하여 수행될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법의 순서도이다.
도 4를 참조하면, 무선 전력 송수신 방법은, 무선 전력 전송 장치(1100)가 무선 전력 수신 장치(1200)로 무선 전력을 전송하는 단계(S110), 무선 전력 전송 장치(1100)가 무선 전력 수신 장치(1200)의 이동을 감지하는 단계(S120), 무선 전력 전송 장치(1100)가 주변의 다른 무선 전력 전송 장치(1100)로 무선 전력 수신 장치(1200)의 이동을 지시하는 정보 및 기기 정보를 전송하는 단계(S130), 무선 전력 전송 장치(1100) 중 최적 전송 효율을 가지는 무선 전력 전송 장치(1100)를 판단하는 단계(S140) 및 최적 전송 효율의 무선 전력 전송 장치(1000)가 무선 전력 수신 장치(1200)에 전력을 전송하는 단계(S150)를 포함할 수 있다.
이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 도 5를 내지 도 9를 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법의 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법이 수행되는 무선 전력 환경을 도시한 도면이고, 도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법이 수행되는 동작에 관한 도면이다.
도 5를 참조하면, 무선 전력 전송 장치(1100)가 무선 전력 수신 장치(1200)에 무선 전력을 전송할 수 있다(S110). 여기서, 무선 전력 수신 장치(1200)는 무선 전력 전송 장치(1100)의 무선 전력 전송 범위 내에 위치하여 무선 전력 전송 장치(1100)로부터 원활하게 무선 전력을 수신할 수 있다.
구체적으로 무선 전력 전송 장치(1100)는 외부의 전원 소스(S)으로부터 인가되는 전원을 이용하여 전송 안테나(1120)를 통해 자기장의 형태로 무선 전력을 전송할 수 있다. 무선 전력 수신 장치(1200)는 무선 전력 전송 장치(1100)에서 방사되는 자기장을 수신하여 무선 전력을 수신할 수 있다. 무선 전력 전송 장치(1100)와 무선 전력 송수신 장치(1300) 간의 무선 전력 전송은 자기 공명 방식 또는 전자기 유도 방식에 따라 수행될 수 있으며, 이에 관해서는 상술한 바 있다.
예를 들어, 도 6은 무선 전력 시스템(1000)에는 제1 무선 전력 전송 장치(1100a), 제2 무선 전력 전송 장치(1100b), 제3 무선 전력 전송 장치(1100a)와 하나의 무선 전력 수신 장치(1200)가 포함되는 무선 전력 환경을 도시하고 있다. 이때, 무선 전력 수신 장치(1200)는 제1 무선 전력 전송 장치(1100a)의 무선 전력 전송 범위 내에 위치하며, 따라서 제1 무선 전력 전송 장치(1100a)는 무선 전력 수신 장치(1200)로 전력을 전송하고, 무선 전력 수신 장치(1200)는 제1 무선 전력 전송 장치(1100a)로부터 무선 전력을 수신할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(1100)가 무선 전력 수신 장치(1200)의 이동을 감지할 수 있다(S120). 무선 전력 전송 장치(1100)로부터 무선 전력 수신 장치(1200)로 무선 전력이 전송 중에 무선 전력 수신 장치(1200)가 이동하면, 무선 전력 전송 장치(1100)에서 전송하는 전력의 부하나 임피던스에 변화가 생기고, 이에 따라 전송 전력의 전류값, 전압값 또는 전력값에 변화가 발생할 수 있다. 이에 따라 무선 전력 전송 장치(1100)는 전송 전력의 부하, 임피던스, 전력 특성의 변화를 감지하여 무선 전력 수신 장치(1200)의 이동을 감지할 수 있다.
한편, 상술한 바와 달리 무선 전력 수신 장치(1200)가 수신 전력의 부하나 임피던스 변화, 전력 특성의 변화 등을 감지하여 무선 전력 수신 장치(1200)에 이를 보고하는 것도 가능하다. 또는 무선 전력 수신 장치(1200)가 스마트폰 등과 같은 전자 기기인 경우 무선 전력 수신 장치(1200)에는 가속도 센서 등이 탑재될 수 있는데, 무선 전력 수신 장치(1200)는 가속도 센서 등을 이용하여 무선 전력 수신 장치(1200)의 이동을 감지하고, 이에 따라 무선 전력 전송 장치(1200)에 자신의 이동을 보고하는 메시지를 전송하는 것도 가능하다.
도 7은 무선 전력 수신 장치(1200)가 제1 무선 전력 전송 장치(1100a)의 무선 전력 전송 범위로부터 제2 무선 전력 전송 장치(1100b)의 무선 전력 전송 범위 내로 이동하는 것을 도시하고 있다. 제1 무선 전력 전송 장치(1100a)는 무선 전력 수신 장치(1200)로 전송되는 전송 전력의 변화를 감지하여 무선 전력 전수신 장치(1200)의 이동을 감지할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(1100)가 주변의 다른 무선 전력 전송 장치(1100)로 무선 전력 수신 장치(1200)의 이동을 지시하는 정보 및 기기 정보를 전송할 수 있다(S130).
무선 전력 전송 장치(1100)는 무선 전력 수신 장치(1200)의 이동을 감지하면, 주변의 다른 무선 전력 전송 장치(1100)에 무선 전력 수신 장치(1200)의 이동을 지시하는 정보 및 무선 전력 수신 장치(1200)의 디바이스 프로파일(기기 정보)를 전송할 수 있다.
구체적으로 제1 무선 전력 전송 장치(1110a)는 무선 전력 수신 장치(1100)로 전력을 전송하는 단계 이전에, 즉 단계 S110의 이전에 무선 전력 수신 장치(1200)로부터 그 디바이스 프로파일을 수신하여 가지고 있을 수 있다. 제1 무선 전력 전송 장치(1100a)는 무선 전력 수신 장치(1200)의 이동이 감지되면 주변의 제2 무선 전력 전송 장치(1100b)와 제3 무선 전력 전송 장치(1100c)에 무선 전력 수신 장치(1200)의 이동을 지시하는 메시지를 전송할 수 있다. 또 제1 무선 전력 전송 장치(1100a)는 제2 무선 전력 전송 장치(1100b)와 제3 무선 전력 전송 장치(1100c)로 무선 전력 수신 장치(1200)의 기기 정보를 전송할 수 있다. 여기서, 기기 정보, 즉 디바이스 프로파일에는 무선 전력 수신 장치(1200)의 기기 주소(예를 들어, UID 등의 고유 주소나 MAC 어드레스), 무선 전력 시스템(1000)에서 무선 전력 수신 장치(1200)에 할당한 네트워크 아이디, 배터리 상태(몇 퍼센트 충전된 상태인지 등에 관한 전력량), 배터리 충전을 위한 전력값(충전 전압이나 충전 전류) 등이 포함될 수 있다. 디바이스 프로파일에는 이외에도 원활하게 무선 전력 송수신을 수신하기 위해 필요한 다양한 정보가 포함될 수 있다.
무선 전력 전송 장치(1100)는 복수의 무선 전력 전송 장치(1100) 중 최적 전송 효율을 가지는 무선 전력 전송 장치(1100)를 판단할 수 있다(S140).
최초에 무선 전력 수신 장치(1200)에 전력을 공급하던 무선 전력 전송 장치(1100)와 무선 전력 수신 장치(1200)의 이동을 지시하는 메시지를 수신한 주변의 무선 전력 전송 장치(1100)는 각자 테스트 전력을 전송하여 무선 전력 수신 장치(1200)에 대한 전력 전송 효율을 획득할 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 전송 장치들(1100)은 각자 자기장 신호로 테스트 파워를 실어 송출하고, 테스트 파워의 자기장 신호의 부하 변화, 임피던스 변화, 전류값, 전압값, 전력값 등의 전력 특성을 검출하고, 이에 근거하여 전력 효율을 판단할 수 있다.
다른 예를 들어, 무선 전력 전소 장치들(1100)이 각자 테스트 파워를 송출하면, 무선 전력 수신 장치(1200)가 이를 수신하고 수신된 전력에 관한 정보(전압값, 전류값, 전력값 등)을 무선 전력 전송 장치(1100)로 전송할 수 있다. 무선 전력 전송 장치(1100)는 수신 전력에 관한 정보를 수신하여 이에 근거하여 전력 효율을 판단할 수 있다.
구체적으로 도 8을 참조하면, 무선 전력 수신 장치(1200)의 이동을 감지한 제1 무선 전력 전송 장치(1100a)와 그 주변의 제2 무선 전력 전송 장치(1100b) 및 제3 무선 전력 전송 장치(1100c)는 각자 테스트 파워를 실은 자기장 신호를 송출할 수 있다. 물론, 테스트 파워의 송출이 동시에 이루어지는 것보다는 순차적으로 이루어지는 것이 바람직할 수 있다. 또 각 무선 전력 전송 장치(1100a, 1100b, 1100c)에서 송출되는 테스트 파워는 모두 동일한 파워로 전송될 수 있다.
무선 전력 수신 장치(1200)는 테스트 파워를 수신하여 그 수신 전력의 전압값을 검출할 수 있다. 이에 따라 무선 전력 수신 장치(1200)는 제1 무선 전력 전송 장치(1100a), 제2 무선 전력 전송 장치(1100b) 및 제3 무선 전력 전송 장치(1100c)로 각각의 테스트 파워에 의해 수신된 전력의 전압값을 송출할 수 있다.
도 8에서는 이동한 무선 전력 수신 장치(1200)가 제2 무선 전력 전송 장치(1100b)의 무선 전력 전송 범위 내에 위치하므로, 제2 무선 전력 전송 장치(1100b)의 테스트 파워로부터 수신된 전력의 전압이 가장 클 것이다.
한편, 최초에 무선 전력 수신 장치(1200)에 전력을 제공하던 제1 무선 전력 전송 장치(1100a)는 다른 무선 전력 전송 장치(1100b, 1100c)로부터 각자의 테스트 파워에 대한 수신 전력의 전압값을 수신할 수 있다.
이에 따라 제1 무선 전력 전송 장치(1100a)는 각 전압값을 비교하여 테스트 파워에 대하여 가장 큰 수신 전압값을 가지는 제2 무선 전력 전송 장치(1100b)가 최적의 전송 효율을 가지는 것으로 판단할 수 있다.
최적 전송 효율의 무선 전력 전송 장치(1000)가 무선 전력 수신 장치(1200)에 전력을 전송할 수 있다(S150).
초기에 전력 전송을 수행하던 무선 전력 전송 장치(1100)는 무선 전력 수신 장치(1200)의 이동에 따라 변경된 최적 효율의 무선 전력 전송 장치(1100)를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 최적 효율의 무선 전력 전소 장치(1100)에 무선 전력 전송의 수행을 지시하는 메시지를 송신할 수 있다. 해당 메시지를 수신한 무선 전력 전송 장치(1100)는 무선 전력 수신 장치(1200)에 대해 무선 전력을 전송한다.
구체적으로 도 9를 참조하면, 제1 무선 전력 전송 장치(1100a)는 최적 효율로 판단된 제2 무선 전력 전송 장치(1100b)로 무선 전력 전송의 수행을 지시하는 메시지를 전송할 수 있다. 제2 무선 전력 전송 장치(1100b)는 해당 메시지를 수신하면 무선 전력 수신 장치(1200)와 무선 전력 송수신을 수행할 수 있다.
이로써, 무선 전력 수신 장치(1200)가 제1 무선 전력 전송 장치(1100a)의 충전 영역에서 제2 무선 전력 전송 장치(1100b)의 충전 영역으로 이동함에 따라 제1 무선 전력 전송 장치(1100a)에서 제2 무선 전력 전송 장치(1100b)로 무선 전력의 전송을 수행하는 장치가 핸드-오버(hand-over) 된다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법은 모든 단계가 필수적인 것은 아니므로, 무선 전력 송수신 방법은 상술한 단계의 일부 또는 전부를 포함하여 수행될 수 있다. 또 상술한 무선 전력 송수신 방법의 실시예들은 서로 조합되어 수행될 수도 있다. 또 상술한 각 단계들은 반드시 설명한 순서대로 수행되어야 하는 것은 아니며, 나중에 설명된 단계가 먼저 설명된 단계에 앞서 수행되는 것도 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예들은 서로 별개로 또는 조합되어 구현되는 것도 가능하다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1000: 무선 전력 시스템
1100: 무선 전력 전송 장치
1110: 전력 전송 모듈
1111: AC-DC 변환기
1112: 주파수 발진기
1113: 전력 증폭기
1114: 임피던스 정합기
1120: 전송 안테나
1130: 제1 통신 모듈
1135: 제2 통신 모듈
1140: 콘트롤러
1200: 무선 전력 수신 장치
1210: 수신 안테나
1220: 전력 수신 모듈
1221: AC-DC 변환기
1222: 주파수 발진기
1223: 전력 증폭기
1224: 임피던스 정합기
1230: 통신 모듈
1240: 콘트롤러
1100: 무선 전력 전송 장치
1110: 전력 전송 모듈
1111: AC-DC 변환기
1112: 주파수 발진기
1113: 전력 증폭기
1114: 임피던스 정합기
1120: 전송 안테나
1130: 제1 통신 모듈
1135: 제2 통신 모듈
1140: 콘트롤러
1200: 무선 전력 수신 장치
1210: 수신 안테나
1220: 전력 수신 모듈
1221: AC-DC 변환기
1222: 주파수 발진기
1223: 전력 증폭기
1224: 임피던스 정합기
1230: 통신 모듈
1240: 콘트롤러
Claims (14)
- 자기장을 이용하여 무선 전력을 전송하는 전송 안테나;
상기 전송 안테나를 통해 무선 전력을 전송하는 전력 전송 모듈;
무선 전력 수신 장치 또는 주변의 무선 전력 전송 장치와 통신을 수행하는 통신 모듈; 및
상기 전력 전송 모듈을 통해 무선 전력 수신 장치로 무선 전력을 전송하는 동안, 상기 무선 전력 전송 장치의 이동을 감지하고, 상기 무선 전력 수신 장치의 이동이 감지된 경우, 상기 통신 모듈을 통해 상기 주변의 무선 전력 전송 장치에 무선 전력의 전송을 지시하는 메시지를 송신하는 콘트롤러;를 포함하는
무선 전력 전송 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 콘트롤러는, 상기 통신 모듈을 통해 상기 주변의 무선 전력 전송 장치 중 상기 이동한 무선 전력 수신 장치에 대하여 가장 높은 전력 전송 효율을 가지는 무선 전력 전송 장치에 상기 무선 전력 전송을 지시하는 메시지를 송신하는
무선 전력 전송 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 콘트롤러는, 상기 전송 안테나를 통해 전송되는 무선 전력의 변화에 기초하여 상기 무선 전력 수신 장치의 이동을 감지하는
무선 전력 전송 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 콘트롤러는, 상기 통신 모듈을 통해 상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 무선 전력 수신 장치의 이동을 지시하는 메시지를 수신함으로써 상기 무선 전력 수신 장치의 이동을 감지하는
무선 전력 전송 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 콘트롤러는, 상기 무선 전력 수신 장치의 이동이 감지된 경우, 상기 통신 모듈을 통해 상기 주변의 무선 전력 전송 장치에 상기 무선 전력 수신 장치의 이동을 지시하는 메시지를 송신하는
무선 전력 전송 장치.
- 제4 항에 있어서,
상기 콘트롤러는, 상기 전력 전송 모듈을 통해 상기 무선 전력 전송 장치에 테스트 파워로 자기장 신호를 송출하고, 상기 통신 모듈을 통해 상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 테스트 파워에 대한 수신 전력에 관한 제1 정보를 수신하고, 상기 통신 모듈을 통해 상기 주변의 전력 전송 장치로부터 상기 주변의 전력 전송 장치가 상기 무선 전력 전송 장치에 송출한 테스트 파워에 대한 수신 전력에 관한 제2 정보를 수신하고, 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보에 기초하여 상기 이동한 무선 전력 수신 장치에 대하여 가장 높은 전력 전송 효율을 가지는 무선 전력 전송 장치를 판단하고, 상기 통신 모듈을 통해 상기 주변의 무선 전력 전송 장치 중 상기 이동한 무선 전력 수신 장치에 대하여 가장 높은 전력 전송 효율을 가지는 무선 전력 전송 장치에 상기 무선 전력 전송을 지시하는 메시지를 송신하는
무선 전력 전송 장치.
- 제4 항에 있어서,
상기 콘트롤러는, 상기 무선 전력 수신 장치의 이동이 감지된 경우, 상기 통신 모듈을 통해 상기 주변의 무선 전력 전송 장치에 상기 무선 전력 수신 장치의 디바이스 프로파일을 송신하는
무선 전력 전송 장치.
- 무선 전력 수신 장치로 무선 전력을 전송하는 동안, 상기 무선 전력 전송 장치의 이동을 감지하는 단계; 및
상기 무선 전력 수신 장치의 이동이 감지된 경우, 상기 통신 모듈을 통해 주변의 무선 전력 전송 장치에 무선 전력의 전송을 지시하는 메시지를 송신하는 단계;를 포함하는
무선 전력 전송 방법.
- 제8 항에 있어서,
상기 메시지를 송신하는 단계에서, 상기 주변의 무선 전력 전송 장치 중 상기 이동한 무선 전력 수신 장치에 대하여 가장 높은 전력 전송 효율을 가지는 무선 전력 전송 장치에 상기 무선 전력 전송을 지시하는 메시지를 송신하는
무선 전력 전송 방법.
- 제8 항 에 있어서,
상기 이동을 감지하는 단계에서, 상기 무선 전력 수신 장치로 전송되는 무선 전력의 변화에 기초하여 상기 무선 전력 수신 장치의 이동을 감지하는
무선 전력 전송 방법.
- 제8 항 에 있어서,
상기 이동을 감지하는 단계에서, 상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 무선 전력 수신 장치의 이동을 지시하는 메시지를 수신함으로써 상기 무선 전력 수신 장치의 이동을 감지하는
무선 전력 전송 방법.
- 제8 항 에 있어서,
상기 무선 전력 수신 장치의 이동이 감지된 경우, 상기 주변의 무선 전력 전송 장치에 상기 무선 전력 수신 장치의 이동을 지시하는 메시지를 송신하는 단계;를 더 포함하는
무선 전력 전송 방법.
- 제11 항 에 있어서,
상기 무선 전력 전송 장치에 테스트 파워로 자기장 신호를 송출하는 단계;
상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 테스트 파워에 대한 수신 전력에 관한 제1 정보를 수신하는 단계;
상기 주변의 전력 전송 장치로부터 상기 주변의 전력 전송 장치가 상기 무선 전력 전송 장치에 송출한 테스트 파워에 대한 수신 전력에 관한 제2 정보를 수신하는 단계; 및
상기 제1 정보 및 상기 제2 정보에 기초하여 상기 이동한 무선 전력 수신 장치에 대하여 가장 높은 전력 전송 효율을 가지는 무선 전력 전송 장치를 판단하는 단계;를 더 포함하고,
상기 메시지를 송신하는 단계에서, 상기 주변의 무선 전력 전송 장치 중 상기 이동한 무선 전력 수신 장치에 대하여 가장 높은 전력 전송 효율을 가지는 무선 전력 전송 장치에 상기 무선 전력 전송을 지시하는 메시지를 송신하는
무선 전력 전송 방법.
- 제11 항 에 있어서,
상기 무선 전력 수신 장치의 이동이 감지된 경우, 상기 통신 모듈을 통해 상기 주변의 무선 전력 전송 장치에 상기 무선 전력 수신 장치의 디바이스 프로파일을 송신하는 단계;를 더 포함하는
무선 전력 전송 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130048824A KR20140129905A (ko) | 2013-04-30 | 2013-04-30 | 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130048824A KR20140129905A (ko) | 2013-04-30 | 2013-04-30 | 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140129905A true KR20140129905A (ko) | 2014-11-07 |
Family
ID=52455068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130048824A KR20140129905A (ko) | 2013-04-30 | 2013-04-30 | 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20140129905A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190108542A (ko) * | 2019-09-11 | 2019-09-24 | 울산과학기술원 | 무선 전력 전송 장치 및 방법 |
-
2013
- 2013-04-30 KR KR1020130048824A patent/KR20140129905A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190108542A (ko) * | 2019-09-11 | 2019-09-24 | 울산과학기술원 | 무선 전력 전송 장치 및 방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10581491B2 (en) | Wireless power transmission apparatus and method therefor | |
| KR102195109B1 (ko) | 무선 충전 장치 및 방법 | |
| KR101962667B1 (ko) | 무선 전력 송신기, 무선 전력 수신기 및 각각의 제어 방법 | |
| KR101950688B1 (ko) | 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법 | |
| KR20140124703A (ko) | 무선 전력 수신 장치 및 무선 전력 수신 방법 | |
| KR20140031780A (ko) | 교차 연결된 무선 전력 수신기를 배제하기 위한 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법 | |
| JP2020516215A (ja) | 無線電力送信システムにおいて通信を行う装置及び方法 | |
| KR20160107776A (ko) | 무선 전력 전송 시스템에서 코일 위치 조절 방법 및 그 장치 | |
| KR102637679B1 (ko) | 무선 전력 송수신 장치 | |
| US20180294673A1 (en) | Wireless power transmitter | |
| KR20140129917A (ko) | 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법 | |
| KR20140129897A (ko) | 무선 전력 송수신 장치 및 무선 전력 송수신 방법 | |
| KR20140129906A (ko) | 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법 | |
| KR20140129905A (ko) | 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법 | |
| KR20220139896A (ko) | 무선전력 수신장치, 무선전력 전송장치 및 데이터 전송 스트림을 이용한 무선전력 수신장치와 무선전력 전송장치 사이의 메시지 전송/수신 방법 | |
| KR20140129896A (ko) | 무선 전력 송수신 장치 및 무선 전력 송수신 방법 | |
| KR20140129915A (ko) | 무선 전력 수신 장치 및 무선 전력 수신 방법 | |
| KR20140074178A (ko) | 무선 충전 장치 및 방법 | |
| EP4304049A1 (en) | Wireless power transfer device | |
| KR20140129916A (ko) | 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |