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KR101262641B1 - 무선 전력 중계 장치 및 그 방법 - Google Patents

무선 전력 중계 장치 및 그 방법 Download PDF

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KR101262641B1
KR101262641B1 KR1020110064109A KR20110064109A KR101262641B1 KR 101262641 B1 KR101262641 B1 KR 101262641B1 KR 1020110064109 A KR1020110064109 A KR 1020110064109A KR 20110064109 A KR20110064109 A KR 20110064109A KR 101262641 B1 KR101262641 B1 KR 101262641B1
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 중계 장치는 무선 전력 수신 장치의 위치를 검출하기 위한 위치 판별부, 서로 일정한 이격 거리를 갖는 복수의 중계 공진기들을 포함하는 중계 공진부 및 상기 위치 판별부에 의해 검출된 위치 정보와 미리 저장된 무선 전력 송신 장치의 위치 정보를 기반으로, 상기 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치의 연장선과 가장 근접한 거리에 위치하는 중계 공진기를 동작하도록 제어하기 위한 제어부를 포함한다.

Description

무선 전력 중계 장치 및 그 방법{A WIRELESS POWER RELAY APPARATUS AND METHOD THEREOF}
본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 특히 무선 전력 송신 장치로부터 전송되는 무선 전력을 특정 방향으로 집중하는 무선 전력 중계 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
무선으로 전기 에너지를 원하는 기기로 전달하는 무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오 파(radio wave)나 레이저(laser)와 같은 전자기파를 방사해서 전기 에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동 칫솔이나 일부 무선 면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다. 현재까지 무선 방식에 의한 에너지 전달 방식은 자기 유도, 자기 공진 및 단파장 무선 주파수를 이용한 원거리 송신 기술 등이 있다.
최근에 이슈가 되고 있는 단거리 무선 전력 전송 기술의 응용 분야를 보면, 건물 내에 무선 전력 송신 장치를 설치하고, 건물 내부에서 사용자가 휴대폰이나 노트북 등과 같은 모바일 기기 내에 무선 전력 수신 장치를 사용하면 별도의 전원 케이블을 연결하지 않아도 계속해서 충전이 수행되는 경우가 대표적이다.
그런데, 이러한 무선 전력 전송 기술에서, 자기 공진에 의한 무선 전력 전송이 효율적으로 이루어지기 위해서는, 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 사이에 임계값 이상의 결합 계수(coupling coefficient)가 존재하여야 한다. 이때, 상기 결합 계수는 송신 장치의 송신 공진 코일과 수신 장치의 수신 공진 코일의 크기 및 양 장치 사이의 거리에 의해 결정된다.
통상, 상기 수신 공진 코일의 크기가 상기 송신 공진 코일의 크기에 비해 상당히 작기 때문에, 상기 송신 공진 코일과 수신 공진 코일 사이의 결합 계수는 매우 작은 값을 갖게 된다.
이처럼, 상기 송신 장치와 수신 장치 사이에 임계값 이상의 결합 계수가 존재하지 않으면, 무선 전력 전송을 위해 필요한 자기 공진 현상보다 자기 유도 현상이 우세하게 된다. 따라서, 상기 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 사이에 효과적인 무선 전력 전송이 이루어지지 않는 문제점이 있다.
본 발명은 무선 전력 송신 장치로부터 전송되는 무선 전력이 특정 방향으로 집중되도록 제어하는 무선 전력 중계 장치 및 그 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 무선 전력 수신 장치의 위치를 검출하고, 검출된 위치에 따라 특정 중계 공진기를 동작하도록 제어하는 무선 전력 중계 장치 및 그 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치를 연결하는 연장선 상에 가장 근접하는 중계 공진기를 동작하도록 제어하는 무선 전력 중계 장치 및 그 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 무선 전력 송신 장치와 중계 공진기 사이에 위치하는 무선 전력 수신 장치에 에너지를 공급하는 무선 전력 중계 장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명은 무선 전력 수신 장치의 위치를 검출하기 위한 위치 판별부; 서로 일정한 이격 거리를 갖는 복수의 중계 공진기들을 포함하는 중계 공진부; 및 상기 위치 판별부에 의해 검출된 위치 정보를 기반으로, 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치의 연장선과 가장 근접한 거리에 위치하는 중계 공진기를 동작하도록 제어하기 위한 제어부를 포함하는 무선 전력 중계 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 무선 전력 수신 장치의 위치를 검출하기 위한 위치 판별부; 상기 위치 판별부에 의해 검출된 위치 정보를 이용하여, 서로 일정한 이격 거리를 갖는 복수의 중계 공진기들 가운데 하나의 중계 공진기를 동작하도록 제어하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어에 따라, 상기 무선 전력 수신 장치가 위치하는 방향으로 무선 전력을 송수신하는 중계 공진부를 포함하는 무선 전력 중계 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 무선 전력 수신 장치의 위치를 검출하는 단계; 상기 검출된 무선 전력 수신 장치의 위치 정보를 기반으로, 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치의 연장선과 가장 근접한 거리에 위치하는 중계 공진기를 선택하는 단계; 서로 일정한 이격 거리를 갖는 복수의 중계 공진기들 가운데, 상기 선택된 중계 공진기만을 동작하도록 제어하는 단계; 및 상기 무선 전력 송신 장치로부터 발생한 자기장을 수신하는 단계를 포함하는 무선 전력 중계 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치의 위치를 기반으로 무선 전력 중계 장치의 특정 중계 공진기를 동작하게 함으로써, 상기 무선 전력 송신 장치로부터 전송되는 무선 전력을 특정한 방향으로 집중할 수 있다.
한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 코일의 등가 회로도;
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 소스와 송신부의 등가 회로도;
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신용 공진 코일, 수신 코일, 평활 회로 및 부하의 등가 회로도;
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 중계의 일 시나리오를 나타낸 도면;
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 중계 장치를 나타낸 도면;
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 중계 공진부의 제어 방법을 나타낸 도면.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 실시 예는 무선 전력 송신 장치로부터 전송되는 에너지를 특정 방향으로 집중하는 무선 전력 중계 장치 및 그 방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대해 첨부된 도면들을 참조하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 무선 전력 전송 시스템은 전력 소스(10), 송신 장치(20), 수신 장치(30), 정류 회로(40) 및 부하(50)를 포함한다.
전력 소스(10)에서 생성된 전력은 송신 장치(20)로 전달되고, 자기 공진 현상에 의해 송신 장치(20)와 공진을 이루는 즉, 공진 주파수 값이 동일한 수신 장치(30)로 전달된다. 수신장치(30)로 전달된 전력은 정류 회로(40)를 거쳐 부하(50)로 전달된다. 이때, 상기 부하(50)는 충전지 또는 기타 전력을 필요로 하는 임의의 장치일 수 있다.
좀 더 구체적으로, 전력 소스(10)는 소정 주파수의 교류 전력을 제공하는 교류 전력 소스이다.
송신 장치(20)는 송신 코일(21)과 송신용 공진 코일(22)로 구성된다. 송신 코일(21)은 전력 소스(10)와 연결되며, 교류 전류가 흐르게 된다. 송신 코일(21)에 교류 전류가 흐르면, 전자기 유도에 의해 물리적으로 이격되어 있는 송신용 공진 코일(22)에도 교류 전류가 유도된다. 송신용 공진 코일(22)로 전달된 전력은 자기 공진에 의해 송신 장치(20)와 공진 회로를 이루는 수신 장치(30)로 전달된다.
자기 공진에 의한 전력 전송은 임피던스가 매칭된 2개의 LC 회로 간에 전력이 전송되는 현상으로써, 전자기 유도에 의한 전력 전송보다 먼 거리까지 높은 효율로 전력을 전달할 수 있다.
수신 장치(30)는 수신용 공진 코일(31)과 수신 코일(32)로 구성된다. 송신용 공진 코일(22)에 의해 송신된 전력은 수신용 공진 코일(31)에 의해 수신되어 수신용 공진 코일(31)에 교류 전류가 흐르게 된다. 수신용 공진 코일(31)로 전달된 전력은 전자기 유도에 의해 수신 코일(32)로 전달된다. 수신 코일(32)로 전달된 전력은 정류 회로(40)를 통해 정류되어 부하(50)로 전달된다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 코일(21)의 등가 회로이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 송신 코일(21)은 인덕터(L1)와 캐패시터(C1)로 구성될 수 있으며, 이들에 의해 적절한 인덕턴스와 캐패시턴스 값을 갖는 회로를 구성하게 된다. 캐패시터(C1)는 가변 캐패시터일 수 있으며, 가변 캐패시터를 조절하여 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 송신용 공진 코일(22), 수신용 공진 코일(31), 수신 코일(32)의 등가 회로도 도 2에 도시된 것과 동일할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 소스(10)와 송신 장치(20)의 등가 회로이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 송신 코일(21)과 송신용 공진 코일(22)은 각각 소정 인덕턴스 값과 캐패시턴스 값을 갖는 인덕터(L1, L2)와 캐패시터(C1, C2)로 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신용 공진 코일(31), 수신 코일(32), 평활 회로(40) 및 부하(50)의 등가 회로이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 수신용 공진 코일(31)과 수신 코일(32)은 각각 소정 인덕턴스 값과 캐패시턴스 값을 갖는 인덕터(L3, L4)와 캐패시터(C3, C4)로 구성될 수 있다.
평활 회로(40)는 다이오드(D1)와 평활 캐패시터(C5)로 구성될 수 있으며, 교류 전력을 직류 전력을 변환하여 출력한다. 부하(50)는 1.3V의 직류 전원으로 표시되어 있으나, 직류 전력을 필요로 하는 임의의 충전지 또는 장치일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에서는, 상술한 무선 전력 전송 시스템에 무선 전력 중계 기술을 적용하여, 무선 전력 송신 장치로부터 전송되는 무선 전력을 특정 방향으로 집중할 수 있는 무선 전력 중계 장치 및 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 중계의 일 시나리오를 나타낸다.
한편, 본 실시 예에서, 상기 시나리오는 가정 또는 사무실 내에 적어도 하나의 무선 전력 송신 장치(20)와, 적어도 하나의 무선 전력 중계 장치(60)가 고정되어 있고, 상기 무선 전력 송신 장치(20)와 무선 전력 중계 장치(60) 사이에 무선 전력 수신 장치(30)가 배치되는 것을 가정하여 설명하도록 한다. 이때, 상기 무선 전력 수신 장치(30)는 가정 또는 사무실 내에서 그 위치가 변경될 수 있음을 가정한다. 또한, 본 실시 예에서, 상기 무선 전력 중계 장치(60)는 4 개의 중계 공진기(64_1~64_4)를 구비하는 것을 예시하고 있으나 이를 제한하지는 않는다.
일반적으로, 무선 전력 송신 장치(20)에서 발생한 무선 전력은 자기 공진 현상을 통해 무선 전력 수신 장치(30)로 전달된다. 그런데, 상기 송신 장치(20)와 수신 장치(30) 사이에 임계값 이상의 결합 계수가 존재하지 않으면, 무선 전력 전송을 위해 필요한 자기 공진 현상보다 자기 유도 현상이 우세하게 되어, 전력 전송 효율이 떨어지게 된다.
이를 해결하기 위해, 무선 전력 송신 장치(20)와 중계 공진기(64) 사이의 일직선상에 무선 전력 수신 장치(30)가 위치하도록 제어할 수 있는 무선 전력 중계 장치(60)를 제공한다.
상기 무선 전력 중계 장치(60)의 중계 공진기(64_1~64_4)는 상기 무선 전력 송신 장치(20)의 송신 공진 코일과 임계값 이상의 결합 계수를 갖도록 형성하여, 상기 무선 전력 송신 장치(20)로부터 자기 공진에 의한 에너지를 수신한다. 이때, 상기 무선 전력 중계 장치(60)의 중계 공진기(64_1~64_4)는 0.05 내지 1 사이의 결합 계수를 갖도록 형성될 수 있다. 좀 더 바람직하게, 상기 중계 공진기(64_1~64_4)는 0.1 내지 1 사이의 결합 계수를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 무선 전력 송신 장치(20)의 송신 공진 코일과 무선 전력 중계 장치(60)의 중계 공진기(64)가 서로 공진 상태인 경우, 상기 무선 전력 송신 장치(20)와 상기 중계 공진기(64)는 자기 공진 현상에 의해 에너지, 즉 무선 전력을 서로 교환하게 된다. 이때, 서로 교환되는 에너지의 세기는 상기 무선 전력 송신 장치(20)와 상기 중계 공진기(64) 사이의 일직선상에서 가장 크게 된다.
따라서, 상기 무선 전력 송신 장치(20)와 중계 공진기(64) 사이의 일직선상에 무선 전력 수신 장치(30)를 위치하게 되면, 상기 무선 전력 수신 장치(30)로 에너지 전송을 집중할 수 있다.
즉, 무선 전력 송신 장치(20)와 무선 전력 중계 장치(60)의 중계 공진기(64)는 에너지를 서로 교환하고 있기 때문에, 그 사이에 위치하는 무선 전력 수신 장치(30)는 상기 무선 전력 송신 장치(20) 및 중계 공진기(64) 양쪽으로부터 자기 유도에 의한 에너지를 수신하기 때문에 무선 전송 효율을 개선할 수 있다.
가령, 도 5에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신 장치(30_1)가 제1 위치에 존재하는 경우, 상기 무선 전력 중계 장치(60)는 제1 중계 공진기(64_1)를 동작하고, 나머지 중계 공진기들(64_2, 64_3, 64_4)의 동작을 중지한다.
즉, 상기 무선 전력 중계 장치(60)는 무선 전력 송신 장치(20)와 무선 전력 수신 장치(30_1)의 연장선과 가장 근접한 거리에 위치하는 제1 중계 공진기(64_1)를 동작하여, 상기 무선 전력 송신 장치(20)와 제1 중계 공진기(64_1) 사이의 일직선상에 무선 전력 수신 장치(30_1)가 위치하도록 한다. 그러면, 상기 무선 전력 수신 장치(30_1)는 상기 무선 전력 송신 장치(20)와 제1 중계 공진기(64_1)로부터 가장 큰 에너지를 수신하게 된다. 따라서, 상기 무선 전력 수신 장치(30_1)가 위치하는 방향으로 에너지를 집중할 수 있게 된다.
또한, 무선 전력 수신 장치(30_2)가 제2 위치에 존재하는 경우, 상기 무선 전력 중계 장치(60)는 제2 중계 공진기(64_2)를 동작하고, 나머지 중계 공진기들(64_1, 64_3, 64_4)의 동작을 중지한다.
즉, 상기 무선 전력 중계 장치(60)는 무선 전력 송신 장치(20)와 무선 전력 수신 장치(30_2)의 연장선과 가장 근접한 거리에 위치하는 제2 중계 공진기(64_2)를 동작하여, 상기 무선 전력 송신 장치(20)와 제2 중계 공진기(64_2) 사이의 일직선상에 무선 전력 수신 장치(30_2)가 위치하도록 한다. 그러면, 상기 무선 전력 수신 장치(30_2)는 상기 무선 전력 송신 장치(20)와 제2 중계 공진기(64_2)로부터 가장 큰 에너지를 수신하게 된다. 따라서, 상기 무선 전력 수신 장치(30_2)가 위치하는 방향으로 에너지를 집중할 수 있게 된다.
또한, 무선 전력 수신 장치(30_3)가 제3 위치에 존재하는 경우, 상기 무선 전력 중계 장치(60)는 제3 중계 공진기(64_3)를 동작하고, 나머지 중계 공진기들(64_1, 64_2, 64_4)의 동작을 중지한다.
즉, 상기 무선 전력 중계 장치(60)는 무선 전력 송신 장치(20)와 무선 전력 수신 장치(30_3)의 연장선과 가장 근접한 거리에 위치하는 제3 중계 공진기(64_3)를 동작하여, 상기 무선 전력 송신 장치(20)와 제3 중계 공진기(64_3) 사이의 일직선상에 무선 전력 수신 장치(30_3)가 위치하도록 한다. 그러면, 상기 무선 전력 수신 장치(30_3)는 상기 무선 전력 송신 장치(20)와 제3 중계 공진기(64_3)로부터 가장 큰 에너지를 수신하게 된다. 따라서, 상기 무선 전력 수신 장치(30_3)가 위치하는 방향으로 에너지를 집중할 수 있게 된다.
또한, 무선 전력 수신 장치(30_4)가 제4 위치에 존재하는 경우, 상기 무선 전력 중계 장치(60)는 제4 중계 공진기(64_4)를 동작하고, 나머지 중계 공진기들(64_1, 64_2, 64_3)의 동작을 중지한다.
즉, 상기 무선 전력 중계 장치(60)는 무선 전력 송신 장치(20)와 무선 전력 수신 장치(30_4)의 연장선과 가장 근접한 거리에 위치하는 제4 중계 공진기(64_4)를 동작하여, 상기 무선 전력 송신 장치(20)와 제4 중계 공진기(64_4) 사이의 일직선상에 무선 전력 수신 장치(30_4)가 위치하도록 한다. 그러면, 상기 무선 전력 수신 장치(30_4)는 상기 무선 전력 송신 장치(20)와 제4 중계 공진기(64_4)로부터 가장 큰 에너지를 수신하게 된다. 따라서, 상기 무선 전력 수신 장치(30_4)가 위치하는 방향으로 에너지를 집중할 수 있게 된다.
이처럼, 무선 전력 수신 장치(30)의 위치에 따라, 무선 전력 중계 장치(60)의 특정 중계 공진기를 동작하게 함으로써, 상기 무선 전력 수신 장치(30)로의 무선 전력 전송 효율을 개선할 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 중계 장치(60)의 중계 공진기(64_1~64_4)는 무선 전력 수신 장치(30)의 수신 공진 코일과 임계값이 이상의 결합 계수를 갖도록 형성하여, 상기 무선 전력 수신 장치(30)의 수신 공진 코일로 자기 공진에 의한 무선 전력을 제공할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 중계 장치를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 무선 전력 중계 장치(60)는 제어부(62), 중계 공진부(64) 및 위치 판별부(66)를 포함한다.
중계 공진부(64)는 서로 일정한 이격 거리를 갖는 복수의 중계 공진기들을 포함한다. 이때, 상기 복수의 중계 공진기들 각각은 도 2에 도시된 바와 같은 회로, 즉 미리 결정된 인덕턴스와 가변 캐패시턴스 값을 갖는 회로로 구성될 수 있다.
제어부(62)의 제어에 따라, 상기 중계 공진부(64) 내에 존재하는 복수의 중계 공진기들 가운데 특정한 중계 공진기가 동작하게 된다. 즉, 상기 중계 공진부(64) 내에 존재하는 복수의 중계 공진기들 중에서, 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 사이를 연결하는 연장선과 가장 근접한 거리에 존재하는 중계 공진기를 동작하게 된다. 이때, 상기 중계 공진기는 무선 전력 송신 장치의 송신 공진 코일과 자기 공진을 통해 에너지를 서로 교환하게 된다. 아울러, 상기 중계 공진기는 무선 전력 수신 장치의 수신 공진 코일과 자기 공진 또는 자기 유도를 통해 에너지를 전달하게 된다.
위치 판별부(66)는 주변에 존재하는 무선 전력 수신 장치의 위치를 검출한다. 이때, 상기 위치 판별부(66)는 실시간 위치 확인/추적 시스템(Real Time Locating Systems, 이하 'RTLS'라 칭함)을 이용하여 상기 무선 전력 수신 장치의 위치를 검출할 수 있다.
이러한 RTLS에 사용되는 측위 기법에는 여러 종류가 있으며, 대표적인 것으로는 삼각측량-AOA(Angle Of Arrival) 기법, 삼변측량-RSS(Received Signal Strength), TOA(Time Of Arrival) 기법, 쌍곡선 측량-TDOA(Time Difference Of Arrival) 기법 등이 있다.
상기 RTLS는 일정한 주기로 자신의 정보를 전송하는 태그와, 상기 태그로부터 전송되는 정보를 수신하기 위한 장치가 필요하다. 이때, 태그의 위치를 정확하게 파악하기 위해서는, 상기 태그와의 거리 정보가 3개 이상 요구된다. 따라서, 상기 태그로부터 전송되는 정보를 수신하기 위한 장치가 3개 이상 필요하게 된다.
본 실시 예에서, 무선 전력 수신 장치는 고유 ID를 갖는 태그를 포함할 수 있다. 또한, 상기 태그를 포함하는 무선 전력 수신 장치의 위치를 정확하게 파악하기 위해, 상기 무선 전력 수신 장치 주변에 3개 이상의 무선 전력 중계 장치들(60)이 요구된다. 이때, 상기 무선 전력 중계 장치들(60) 간에는 유선 및/또는 무선으로 통신을 수행하게 된다.
이러한 환경 하에서, 상기 위치 판별부(66)는 무선 전력 수신 장치로부터 일정한 주기로 전송되는 메시지를 수신할 수 있으며, 이를 통해 상기 무선 전력 수신 장치와의 거리 정보를 획득할 수 있다. 또한, 상기 위치 식별부(66)는 인접한 무선 전력 중계 장치로부터 상기 무선 전력 수신 장치와의 거리 정보를 획득할 수 있다.
상기 위치 식별부(66)는 자신의 위치 정보, 인접한 무선 전력 중계 장치의 위치 정보 및 상기 거리 정보들을 이용하여 무선 전력 수신 장치의 위치를 정확하게 검출할 수 있다.
한편, 본 실시 예에서, 상기 위치 식별부(66)는 RTLS를 이용하는 것을 예시하고 있으나, 이를 제한하지는 않으며, GPS(Global Positioning System) 등과 같은 다른 위치 추적 방법을 이용하여 무선 전력 수신 장치의 위치를 검출할 수도 있다.
제어부(62)는 상기 위치 판별부(66)를 통해 무선 전력 수신 장치의 위치 정보를 획득한다. 그리고, 상기 제어부(62)는 상기 무선 전력 수신 장치의 위치 정보에 따라, 중계 공진부(64) 내의 특정 중계 공진기를 동작하도록 제어한다.
상기 제어부(62)는 무선 전력 수신 장치의 고정된 위치 정보를 미리 저장하고 있다. 또한, 상기 제어부(62)는 위치 판별부(66)를 통해 무선 전력 수신 장치의 위치 정보를 획득할 수 있다.
이러한 위치 정보를 기반으로, 상기 제어부는 상기 송신 장치와 수신 장치를 연결하는 연장선과 가장 근접한 거리에 존재하는 중계 공진기를 결정할 수 있다. 따라서, 상기 제어부(62)는 상기 연장선과 가장 근접한 거리에 존재하는 중계 공진기만을 동작하도록 제어할 수 있다.
가령, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(62)는 중계 공진부(64) 내에 존재하는 복수의 중계 공진기들(64_1 ~ 64_4)의 캐패시턴스에 병렬로 연결된 복수의 스위치들(65_1 ~ 65_4)을 제어함으로써, 특정 중계 공진기만을 동작하도록 제어할 수 있다.
즉, 제1 중계 공진기(64_1)만 동작하고자 하는 경우, 상기 제어부(62)는 제1 중계 공진기(64_1)의 제1 스위치(65_1)에 오프 신호를 전송하고, 나머지 중계 공진기들(64_2, 64_3, 64_4)의 스위치들(65_2, 65_3, 65_4)에 온 신호를 전송한다.
그러면, 상기 제1 스위치(65_1)가 개방되어, 상기 제1 중계 공진기(64_1)가 동작하게 되고, 나머지 스위치들(65_2, 65_3, 65_4)은 쇼트 되어, 나머지 중계 공진기들(64_2, 64_3, 64_4)의 동작은 중지하게 된다.
이를 통해, 상기 제어부(62)는 복수의 스위치들을 이용하여 특정 중계 공진기만을 동작하도록 제어할 수 있다. 한편, 본 실시 예에서, 상기 제어부(62)는 복수의 스위치들을 통해 상기 복수의 중계 공진기들을 제어하는 것을 예시하고 있으나, 이를 제한하지는 않는다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치의 위치를 기반으로 무선 전력 중계 장치의 특정 중계 공진기를 동작하게 함으로써, 상기 무선 전력 송신 장치로부터 전송되는 무선 전력을 특정한 방향으로 집중할 수 있다.
한편 이상에서는 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10 : 전력 소스 20 : 송신 장치
21 : 송신 코일 22 : 송신용 공진 코일
30 : 수신 장치 31 : 수신용 공진 코일
32 : 수신 코일 40 : 정류회로
50 : 부하 60 : 무선 전력 중계 장치

Claims (18)

  1. 공진을 통해 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치 간 전력을 중계하는 무선전력 중계장치로서,
    상기 무선 전력 수신 장치의 위치를 검출하기 위한 위치 판별부; 및
    복수의 중계 공진기들을 포함하고, 공진을 통해상기 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치 간 전력을 중계하는 중계 공진부를 포함하고,
    상기 무선전력 중계장치는,
    상기 위치 판별부에 의해 검출된 상기 무선전력 수신장치의 위치를 기반으로, 상기 복수의 중계 공진기 중 상기 무선 전력 송신 장치와 상기 무선 전력 수신 장치의 연장선과 가장 근접한 거리에 위치하는 중계 공진기를 동작시키는
    무선 전력 중계 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선전력 중계장치는 상기 무선 전력 송신 장치와 상기 중계 공진부 사이에 위치하는 상기 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 제공하는 것을 특징으로 하는
    무선 전력 중계 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 위치 판별부는,
    실시간 위치 확인/추적 시스템(Real Time Locating Systems)을 이용하여 상기 무선 전력 수신 장치의 위치를 검출하는 무선 전력 중계 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 위치 판별부는,
    인접한 무선 전력 중계 장치로부터 수신한 거리 정보와 자신이 획득한 거리 정보를 기반으로, 상기 무선 전력 수신 장치의 정확한 위치를 검출하는 무선 전력 중계 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 위치 판별부는,
    GPS(Global Positioning System) 기법을 이용하여 상기 무선 전력 수신 장치의 위치를 검출하는 무선 전력 중계 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 중계 공진부는,
    상기 무선 전력 송신 장치의 송신 공진 코일과 임계값 이상의 결합 계수를 갖는 무선 전력 중계 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 중계 공진기들 각각은 미리 결정된 인덕턴스와 가변 캐패시턴스 값을 갖는 회로로 구성되는 무선 전력 중계 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 무선전력 중계장치는,
    상기 복수의 중계 공진기들 각각에 구비된 스위치를 제어하여 특정 중계 공진기만을 동작시키는 무선 전력 중계 장치.
  9. 삭제
  10. 제1 에 있어서,
    상기 무선전력 중계장치는,
    상기 위치 판별부에 의해 검출된 상기 무선전력 수신장치의 위치와 미리 저장된 무선 전력 송신 장치의 위치를 기반으로 상기 중계 공진기를 동작하도록 제어하는 무선 전력 중계 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 중계 공진부는,
    상기 무선 전력 송신 장치와 자기 공진되어 무선 전력을 서로 교환하는 무선 전력 중계 장치.
  12. 공진을 통해 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치 간 전력을 중계하는 무선전력 중계장치의 무선 전력 중계 방법으로서,
    무선 전력 수신 장치의 위치를 검출하는 단계;
    복수의 중계 공진기 중 상기 검출된 무선 전력 수신 장치의 위치를 기반으로, 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치의 연장선과 가장 근접한 거리에 위치하는 중계 공진기를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 중계 공진기만을 동작하도록 제어하는 단계를 포함하는 무선 전력 중계 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 위치 검출 단계는,
    실시간 위치 확인/추적 시스템(Real Time Locating Systems)을 이용하여 위치를 검출하는 무선 전력 중계 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 위치 검출 단계는,
    인접한 무선 전력 중계 장치로부터 수신한 거리 정보와 자신이 획득한 거리 정보를 기반으로, 상기 무선 전력 수신 장치의 정확한 위치를 검출하는 무선 전력 중계 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 선택하는 단계는,
    상기 위치 판별부에 의해 검출된 상기 무선전력 수신장치의 위치와 미리 저장된 무선 전력 송신 장치의 위치를 기반으로 상기 중계 공진기를 선택하는 무선 전력 중계 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 제어 단계는,
    상기 복수의 중계 공진기들 각각에 구비된 스위치를 제어하여, 상기 선택된 중계 공진기만을 동작시키는 무선 전력 중계 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신 장치와 자기 공진되어 무선 전력을 서로 교환하는 단계를 더 포함하는 무선 전력 중계 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 선택된 중계 공진기를 통해, 상기 무선 전력 수신 장치가 위치하는 방향으로 무선 전력을 전송하는 단계를 더 포함하는 무선 전력 중계 방법.
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