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KR101358280B1 - 전력 전송 효율을 고려한 공진 전력 전송 시스템 - Google Patents

전력 전송 효율을 고려한 공진 전력 전송 시스템 Download PDF

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KR101358280B1
KR101358280B1 KR1020100082842A KR20100082842A KR101358280B1 KR 101358280 B1 KR101358280 B1 KR 101358280B1 KR 1020100082842 A KR1020100082842 A KR 1020100082842A KR 20100082842 A KR20100082842 A KR 20100082842A KR 101358280 B1 KR101358280 B1 KR 101358280B1
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Abstract

전력 전송 효율을 고려하여 전력 변환기의 공급 전압을 제어하는 공진 전력 전송 시스템이 개시된다. 일 측면에 있어서, 공진 전력 전송 장치는, 제1 주파수 대역의 AC 신호를 입력 받아, 일정 레벨의 DC 전압을 출력하는 전압 제어부와, 제2 주파수 대역의 스위칭 펄스 신호에 의하여 상기 일정 레벨의 DC 전압을 AC 전력으로 변환하는 전력 변환부와, 마그네틱 커플링에 의하여 상기 AC 전력을 공진 전력 수신 장치로 전달하는 소스 공진부 및 반사 전력 및 상기 공진 전력 수신 장치의 개수를 고려하여 상기 DC 전압의 신호 레벨을 제어하는 소스 제어부를 포함한다.

Description

전력 전송 효율을 고려한 공진 전력 전송 시스템{Method and Apparatus }
기술 분야는 공진 전력 전송 시스템에 관한 것으로서, 전력 전송 효율을 고려하여 전력 변환기의 공급 전압을 제어하는 공진 전력 전송 시스템에 관한 것이다.
공진 전력은 전자기 에너지를 의미한다. 공진 전력 전달 시스템은 무선 전력 전송 시스템의 일종으로서, 공진 전력을 전송하는 소스 장치와 공진 전력을 수신하는 타겟 장치를 포함한다. 공진 전력은 소스 장치로부터 타겟 장치로 무선으로 전달된다.
무선 환경의 특성 상, 충전을 원하는 디바이스의 개수가 늘어나는 경우 전력 전송의 효율이 낮아 질 수 있다.
일 측면에 있어서, 공진 전력 전송 장치는, 제1 주파수 대역의 AC 신호를 입력 받아, 일정 레벨의 DC 전압을 출력하는 전압 제어부와, 제2 주파수 대역의 스위칭 펄스 신호에 의하여 상기 일정 레벨의 DC 전압을 AC 전력으로 변환하는 전력 변환부와, 마그네틱 커플링에 의하여 상기 AC 전력을 공진 전력 수신 장치로 전달하는 소스 공진부 및 반사 전력 및 상기 공진 전력 수신 장치의 개수를 고려하여 상기 DC 전압의 신호 레벨을 제어하는 소스 제어부를 포함한다.
일 측면에 있어서, 공진 전력 전송 장치의 전력 변환 제어 방법은, 공진 전력 수신 장치의 식별자에 기초하여 상기 공진 젼력 수신 장치의 개수를 인지하는 단계와, 상기 공진 전력 수신 장치로 전송되는 공진 전력의 반사 전력을 측정하는 단계 및 상기 측정된 반사 전력 및 상기 공진 전력 수신 장치의 개수를 고려하여 전력 변환부로 공급되는 DC 전압의 신호 레벨을 제어하는 단계를 포함한다.
공진 전력을 전달 받아 전압을 충전하는 디바이스의 개수를 고려하여 전력 변환기의 공급 전압을 제어함으로써, 공진 전력 전송 시스템의 효율을 유지할 수 있다.
또한, 전력 변환기의 공급 전압을 제어함으로써, 추가적인 전력 손실 없이 공진 전력을 전송할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다.
도 2는 복수의 전자 기기를 충전하는 개념을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 공진 전력 전송 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 공진 전력 수신 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 전압 제어부에서 출력되는 DC 전압을 이산적으로 제어하는 예를 나타낸다.
도 6은 전압 제어부에서 출력되는 DC 전압을 선형적으로 제어하는 예를 나타낸다.
도 7은 공진 전력 송신 장치의 출력과 전력 전송 효율의 관계를 나타낸 예이다.
도 8은 공진 전력 송신 장치의 출력과 전력 전송 효율의 관계를 나타낸 다른 예이다.
도 9 내지 도 15는 공진기 구조에 대한 다양한 예들을 나타낸다.
도 16은 도 9에 도시된 무선 전력 전송을 위한 공진기의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 예시적인 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다.
도 1의 예에서, 무선 전력 전송 시스템을 통해 전송되는 무선 전력은 공진 전력(resonance power)이라 가정한다.
도 1을 참조하면, 무선 전력 전송 시스템은 소스와 타겟으로 구성되는 소스-타겟 구조이다. 즉, 무선 전력 전송 시스템은 소스에 해당하는 공진 전력 전송 장치(110)와 타겟에 해당하는 공진 전력 수신 장치(120)를 포함한다.
도 1을 참조하면, 무선 전력 전송 시스템은 소스 장치와 타겟 장치로 구성되는 소스-타겟 구조이다. 즉, 무선 전력 전송 시스템은 소스 장치에 해당하는 공진 전력 전송 장치(110)와 타겟 장치에 해당하는 공진 전력 수신 장치(120)를 포함한다.
공진 전력 전송 장치(110)는 외부의 전압 공급기로부터 에너지를 수신하여 공진 전력을 발생시키는 소스부(111) 및 소스 공진기(115)를 포함한다. 또한, 공진 전력 전송 장치(110)는 공진주파수 또는 임피던스 매칭을 수행하는 매칭 제어부(Matching control)(113)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
소스부(111)는 외부의 전압 공급기로부터 에너지를 수신하여 공진 전력을 발생시킨다. 소스부(111)는 외부 장치로부터 입력되는 교류 신호의 신호 레벨을 원하는 레벨로 조정하기 위한 AC-AC Converter, AC-AC Converter로부터 출력되는 교류 신호를 정류함으로써 일정 레벨의 DC 전압을 출력하는 AC-DC Converter, AC-DC Converter에서 출력되는 DC 전압을 고속 스위칭함으로써 수 MHz ~ 수십MHz 대역의 AC 신호를 생성하는 DC-AC Inverter를 포함할 수 있다.
매칭 제어부(Matching control)(113)는 소스 공진기(115)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth) 또는 소스 공진기(115)의 임피던스 매칭 주파수를 설정한다. 매칭 제어부(Matching control)(113)는 소스 공진 대역폭 설정부(도시 되지 않음) 또는 소스 매칭 주파수 설정부(도시 되지 않음) 중 적어도 하나를 포함한다. 소스 공진 대역폭 설정부는 소스 공진기(115)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)을 설정한다. 소스 매칭 주파수 설정부는 소스 공진기(115)의 임피던스 매칭 주파수를 설정한다. 이때, 소스 공진기의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth) 또는 소스 공진기의 임피던스 매칭 주파수 설정에 따라서 소스 공진기(115)의 Q-factor가 결정될 수 있다.
소스 공진기(115)는 전자기(electromagnetic) 에너지를 타겟 공진기로 전달(transferring)한다. 즉, 소스 공진기(115)는 타겟 공진기(121)와의 마그네틱 커플링(101)을 통해 공진 전력을 타겟 장치(120)로 전달한다. 이때, 소스 공진기(115)는 설정된 공진 대역폭 내에서 공진한다.
공진 전력 수신 장치(120)는 타겟 공진기(121), 공진주파수 또는 임피던스 매칭을 수행하는 Matching control부(123) 및 수신된 공진 전력을 부하로 전달하기 위한 타겟부(125)를 포함한다.
타겟 공진기(121)는 소스 공진기(115)로부터 전자기(electromagnetic) 에너지를 수신한다. 이때, 타겟 공진기(121)는 설정된 공진 대역폭 내에서 공진한다.
Matching control부(123)는 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth) 또는 타겟 공진기(121)의 임피던스 매칭 주파수 중 적어도 하나를 설정한다. Matching control부(123)는 타겟 공진 대역폭 설정부(도시 되지 않음) 또는 타겟 매칭 주파수 설정부(도시 되지 않음) 중 적어도 하나를 포함한다. 타겟 공진 대역폭 설정부는 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)을 설정한다. 타겟 매칭 주파수 설정부는 타겟 공진기(121)의 임피던스 매칭 주파수를 설정한다. 이때, 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth) 또는 타겟 공진기(121)의 임피던스 매칭 주파수 설정에 따라서 타겟 공진기(121)의 Q-factor가 결정될 수 있다.
타겟부(125)는 수신된 공진 전력을 부하로 전달한다. 이때, 타겟부(125)는 소스 공진기(115)로부터 타겟 공진기(121)로 수신되는 AC 신호를 정류하여 DC 신호를 생성하는 AC-DC Converter와, DC 신호의 신호 레벨을 조정함으로써 정격 전압을 디바이스(device) 또는 부하(load)로 공급하는 DC-DC Converter를 포함할 수 있다.
소스 공진기(115) 및 타겟 공진기(121)는 헬릭스(helix) 코일 구조의 공진기 또는 스파이럴(spiral) 코일 구조의 공진기, 또는 meta-structured 공진기로 구성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 큐-펙터의 제어 과정은, 소스 공진기(115)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth) 및 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭을 설정하고, 소스 공진기(115)와 타겟 공진기(121) 사이의 마그네틱 커플링을 통해 전자기(electromagnetic) 에너지를 상기 소스 공진기(115)로부터 상기 타겟 공진기(121)로 전달(transferring)하는 것을 포함한다. 이때, 소스 공진기(115)의 공진 대역폭은 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭 보다 넓거나 좁게 설정될 수 있다. 즉, 소스 공진기(115)의 공진 대역폭이 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭 보다 넓거나 좁게 설정됨으로써, 소스 공진기의 BW-factor와 상기 타겟 공진기의 BW-factor는 서로 불평형(unbalance) 관계가 유지된다.
공진 방식의 무선 전력 전송에서, 공진 대역폭은 중요한 factor이다. 소스 공진기(115)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 112010055138759-pat00001
수학식 1에서, f0는 중심주파수,
Figure 112010055138759-pat00002
는 대역폭,
Figure 112010055138759-pat00003
는 공진기 사이의 반사 손실, BWS는 소스 공진기(115)의 공진 대역폭, BWD는 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭을 나타낸다. 본 명세서에서 BW-factor는 1/ BWS 또는 1/BWD를 의미한다.
한편, 소스 공진기(115)와 타겟 공진기(121) 간의 거리가 달라지거나, 둘 중 하나의 위치가 변하는 등의 외부 영향에 의하여, 소스 공진기(115)와 타겟 공진기(121) 간의 임피던스 미스 매칭이 발생할 수 있다. 임피던스 미스 매칭은 전력 전달의 효율을 감소시키는 직접적인 원인이 될 수 있다. 매칭 제어부(Matching control)(113)는 전송신호의 일부가 반사되어 돌아오는 반사파를 감지함으로써, 임피던스 미스 매칭이 발생한 것으로 판단하고, 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 또한, 매칭 제어부(Matching control)(113)는 반사파의 파형 분석을 통해 공진 포인트를 검출함으로써, 공진 주파수를 변경할 수 있다. 여기서, 매칭 제어부(Matching control)(113)는 반사파의 파형에서 진폭(amplitude)이 최소인 주파수를 공진 주파수로 결정할 수 있다.
도 1의 예에서, 소스 공진기(115) 및/또는 타겟 공진기(121)는 도 9 내지 도 11의 구조를 가질 수 있다.
도 2는 복수의 전자 기기를 충전하는 개념을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 공진 전력 전송 장치(110)는 마그네틱 커플링을 통하여, 복수의 공진 전력 수신 장치들(120a, 120b, 120c)로 공진 전력을 전송할 수 있다.
일반적으로, 공진 전력 수신 장치의 개수에 따라서 공진 전력 전송 장치(110)로 공급되는 전력이 제어될 수 있다. 그러나, 공진 전력 전송 장치(110)로 공급되는 전력을 제어하는 경우, 도 7에 도시된 바와 같이 공진 전력 수신 장치의 개수에 따라서 전력 전송 효율이 변할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 전력 전송의 효율을 실질적으로 일정하게 유지하기 위하여, 공진 전력 수신 장치의 개수에 따라서 공진 전력 전송 장치(110)에 구비된 전력 변환기로 공급되는 전압의 신호 레벨을 제어할 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 공진 전력 전송 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 공진 전력 전송 장치(300)는, 전압 제어부(310), 전력 변환부(320), 소스 공진부(330) 및 소스 제어부(340)를 포함한다. 또한, 공진 전력 전송 장치(300)는 반사 전력 검출부(350) 및 통신부(도시 되지 않음)를 더 포함할 수 있다.
전압 제어부(310)는 제1 주파수의 AC 신호를 입력 받아, 일정 레벨의 DC 전압을 출력한다. 여기서, 제1 주파수는 예를 들어, 수십 Hz 대역일 수 있다. 여기서, 제1 주파수의 AC 신호는 고속 스위칭 소자를 이용하는 고속 스위칭 방식에 의하여 생성되거나, 또는 오실레이터를 이용하는 발진 방식에 의하여 생성될 수 있다. 전압 제어부(310)는 트랜스(311), 정류부(313) 및 정전압 제어부(315)를 포함할 수 있다.
트랜스(311)는 외부 장치로부터 입력되는 AC 신호의 신호 레벨을 원하는 레벨로 조정한다.
정류부(313)는 트랜스(311)로부터 출력되는 AC 신호를 정류함으로써, DC 신호를 출력한다.
정전압 제어부(315)는 소스 제어부(340)의 제어에 따라서, 일정 레벨의 DC 전압을 출력한다. 정전압 제어부(315)는 일정 레벨의 DC 전압을 출력하기 위한 안정화 회로를 포함하여 구성될 수 있다. 정전압 제어부(315)에서 출력되는 DC 전압의 전압 레벨은, 타겟 장치에서 필요한 전력량 및 공진 전력의 출력량 제어에 따라서 결정될 수 있다.
전력 변환부(320)는 제2 주파수 대역의 스위칭 펄스 신호에 의하여 상기 일정 레벨의 DC 전압을 AC 전력으로 변환한다. 따라서, 전력 변환부(320)는 AC/DC 인버터를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 제2 주파수는 수 MHz ~ 수십 MHz 대역일 수 있다. 예를 들어, 제2 주파수 대역은 2MHz ~ 20MHz일 수 있다. AC/DC 인버터는 전압 제어부(310)에서 출력되는 DC 신호를 AC 신호로 변환함으로써 공진 전력을 생성한다. 즉, AC/DC 인버터는 제2 주파수 대역의 스위칭 펄스 신호에 의하여 정전압 제어부(315)에서 출력되는 일정 레벨의 DC 전압을 AC 전압으로 변환한다. AC/DC 인버터는 고속 스위칭을 위한 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 이때, 스위칭 소자는 스위칭 펄스 신호가 "high"일 때 On되고, 스위칭 펄스 신호가 "Low" 일 때 off 되도록 구성될 수 있다.
소스 공진부(330)는 마그네틱 커플링에 의하여 AC 전력을 공진 전력 수신 장치로 전달한다.
소스 제어부(340)는 반사 전력 및 상기 공진 전력 수신 장치의 개수를 고려하여 전압 제어부(310)에서 출력되는 DC 전압의 신호 레벨을 제어한다.
이때, 소스 제어부(340)는 공진 전력 수신 장치의 개수에 따라서 전압 제어부(310)에서 출력되는 DC 전압의 신호 레벨을 이산적으로(discretely) 제어할 수 있다. 도 5는 전압 제어부(310)에서 출력되는 DC 전압 즉, VDD를 이산적으로 제어하는 예를 나타낸다.
또한, 소스 제어부(340)는 공진 전력 수신 장치와 소스 공진부(330)와의 거리에 따라서 전압 제어부(310)에서 출력되는 DC 전압의 신호 레벨을 선형적으로 제어할 수 있다. 도 6은 전압 제어부(310)에서 출력되는 DC 전압 즉, VDD를 선형적으로 제어하는 예를 나타낸다. 여기서, 공진 전력 수신 장치와 소스 공진부(330)와의 거리의 변화는 반사 전력의 양을 통해 알 수 있다. 즉, 공진 전력 수신 장치가 공진 전력 송신 장치(300)로부터 멀어지면 반사 전력이 증가하고, 소스 제어부(340)는 반사 전력이 증가함을 감지하면, 전압 제어부(310)에서 출력되는 DC 전압의 신호 레벨을 증가시킬 수 있다. 한편, 상기 '반사 전력'은 반사 신호가 갖는 전력을 의미한다.
또한, 소스 제어부(340)는 공진 전력 수신 장치에 연결된 부하의 충전 상태에 따라서 전압 제어부(310)에서 출력되는 DC 전압의 신호 레벨을 제어할 수 있다.
또한, 소스 제어부(340)는 반사 전력의 양이 증가하면 전압 제어부(310)에서 출력되는 DC 전압의 신호 레벨을 감소시키고, 반사 전력의 양이 감소하면 상기 DC 전압의 신호 레벨을 증가시킬 수 있다.
한편, 소스 제어부(340)는 공진 전력 수신 장치로부터 수신되는 식별자의 개수를 통해서 공진 전력 수신 장치의 개수를 인지할 수 있다. 예를 들어, 공진 전력 수신 장치는 공진 전력 수신이 시작되면, 주기적으로 식별자를 공진 전력 송신 장치(300)로 전송함으로써, 공진 전력 수신 중임을 공진 전력 송신 장치(300)에게 알려 줄 수 있다. 소스 제어부(340)는 식별자의 수신 여부에 의하여 공진 전력 수신 장치의 개수가 일정한지를 판단할 수 있다. 이때, 소스 제어부(340)는 공진 전력 수신 장치의 개수가 일정한 상태에서 상기 반사 전력의 양이 변하면, 상기 DC 전압의 신호 레벨을 선형적으로 제어할 수 있다.
반사 전력 검출부(350)는 공진 전력 수신 장치로 전송되는 공진 전력에 대응하는 반사 전력을 검출한다. 즉, 반사 전력 검출부(350)는 커플러를 통해 반사 신호를 검출하고, 검출된 반사 신호의 전력을 계산할 수 있다. 반사 전력이 검출되는 경우, 소스 제어부(340)는 공진 전력 수신 장치의 개수가 감소했거나, 공진 전력 수신 장치와의 거리가 멀어 진 것으로 판단할 수 있다. 또한, 소스 제어부(340)는 검출되는 반사 전력의 양이 소정 값 이상인 경우, 공진 전력 수신 장치에 연결된 부하의 충전 상태가 변경된 것으로 판단할 수도 있다. 즉, 소스 제어부(340)는 공진 전력 수신 장치에 연결된 부하의 충전 상태에 따라서 전압 제어부(310)에서 출력되는 DC 전압의 신호 레벨을 제어할 수도 있다. 결론적으로, 소스 제어부(340)는 반사 전력의 검출 여부에 따라서 전압 제어부(310)에서 출력되는 DC 전압의 신호 레벨을 조정할 수 있다.
통신부는 공진 전력 수신 장치의 식별자를 수신하고, 수신된 식별자를 소스 제어부(340)로 전달할 수 있다.
상술한 바와 같이, 공진 전력 송신 장치(300)의 전력 변환 제어 방법은, 공진 전력 수신 장치의 식별자에 기초하여 상기 공진 젼력 수신 장치의 개수를 인지하는 것을 포함한다. 또한, 공진 전력 송신 장치(300)의 전력 변환 제어 방법은, 상기 공진 전력 수신 장치로 전송되는 공진 전력의 반사 전력을 측정하는 것을 포함한다. 또한, 공진 전력 송신 장치(300)의 전력 변환 제어 방법은, 상기 측정된 반사 전력 및 상기 공진 전력 수신 장치의 개수를 고려하여 전력 변환부로 공급되는 DC 전압의 신호 레벨을 제어하는 것을 포함한다.
도 4는 일 실시 예에 따른 공진 전력 수신 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 공진 전력 수신 장치(400)는 타겟 공진부(410), 전압 변환부(420), 타겟 제어부(430) 및 통신부(440)를 포함한다.
타겟 공진부(410)는 마그네틱 커플링에 의하여 공진 전력 전송 장치로부터 AC 전력을 수신한다. 타겟 공진부(410)는 도 9 내지 도 11에 도시된 공진기를 포함할 수 있다.
전압 변환부(420)는 AC 전력으로부터 DC 전압을 획득하고, 상기 획득된 DC 전압을 부하로 공급한다. 전압 변환부(420)는 AC 신호를 DC 신호로 변환하는 AC/DC 변환기 및 DC 신호의 신호 레벨을 조정하는 DC/DC 변환기를 포함할 수 있다.
타겟 제어부(430)는 공진 전력의 수신이 시작되면, 공진 전력 수신 장치(400)의 식별자를 생성하고, 생성된 식별자 정보를 통신부(440)를 통해 공진 전력 송신 장치로 전송할 수 있다. 일 측면에 있어서, 공진 전력 수신 장치(400)의 식별자는 메모리(도시 되지 않음)에 저장되어 있을 수 있다.
통신부(440)는 공진 전력 수신 장치(400)의 식별자를 공진 전력 송신 장치로 전송한다. 이때, 통신부(440)는 '공진 주파수를 통해 공진 전력 송신 장치와 데이터를 송수신하는 인-밴드 통신' 및 '데이터 통신을 위해 할당된 주파수를 통해 타겟 장치와 데이터를 송수신하는 아웃-밴드 통신'을 수행할 수 있다.
도 7은 공진 전력 송신 장치의 출력과 전력 전송 효율의 관계를 나타낸 예이다. 도 8은 공진 전력 송신 장치의 출력과 전력 전송 효율의 관계를 나타낸 다른 예이다.
도 7에 도시된 예는, 전력 변환부의 공급 전압을 고정시키고 공진 전력 송신 장치의 출력 전력을 높인 경우를 나타낸다. 도 7에 도시된 예에서, 710은 충전 대상 디바이스가 1개인 경우의 출력전력-효율을 나타내고, 720은 충전 대상 디바이스가 2개인 경우의 출력전력-효율을 나타내고, 730은 충전 대상 디바이스가 3개인 경우의 출력전력-효율을 나타낸다. 도 7을 참조하면, 전력 변환부의 공급 전압을 고정시키고 공진 전력 송신 장치의 출력 전력을 높인 경우 출력 전력에 따라 효율이 일정하지 않음을 알 수 있다.
도 8에 도시된 예는, 충전 대상 디바이스의 개수에 따라 전력 변환부의 공급 전압을 조정한 경우를 나타낸다. 도 8에 도시된 예에서, 810은 충전 대상 디바이스가 1개인 경우의 출력전력-효율을 나타내고, 820은 충전 대상 디바이스가 2개인 경우의 출력전력-효율을 나타내고, 830은 충전 대상 디바이스가 3개인 경우의 출력전력-효율을 나타낸다. 도 8을 참조하면, 충전 대상 디바이스의 개수에 따라 전력 변환부의 공급 전압을 조정한 경우 출력 전력이 변해도 효율이 거의 일정하게 유지되는 것을 알 수 있다.
한편, 소스 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 9는 본 발명의 일실시예에 따른 2 차원 구조의 공진기를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 2 차원 구조의 공진기는 제1 신호 도체 부분(1311), 제2 신호 도체 부분(1312) 및 그라운드 도체 부분(1313)을 포함하는 전송 선로, 커패시터(1320), 매칭기(1330) 및 도체들(1341, 1342)을 포함한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 커패시터(1320)는 전송 선로에서 제1 신호 도체 부분(1311)과 제2 신호 도체 부분(1312) 사이에 위치에 직렬로 삽입되며, 그에 따라 전계(electric field)는 커패시터(1320)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(1311)과 제2 신호 도체 부분(1312)로 나누어 부르고, 전송 선로의 하부에 있는 도체를 그라운드 도체 부분(1313)으로 부르기로 한다.
도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 공진기(1300)는 2 차원 구조의 형태를 갖는다. 전송 선로는 상부에 제1 신호 도체 부분(1311) 및 제2 신호 도체 부분(1312)을 포함하고, 하부에 그라운드 도체 부분(1313)을 포함한다. 제1 신호 도체 부분(1311) 및 제2 신호 도체 부분(1312)과 그라운드 도체 부분(1313)은 서로 마주보게 배치된다. 전류는 제1 신호 도체 부분(1311) 및 제2 신호 도체 부분(1312)을 통하여 흐른다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이 제1 신호 도체 부분(1311)의 한쪽 단은 도체(1342)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 커패시터(1320)와 연결된다. 그리고, 제2 신호 도체 부분(1312)의 한쪽 단은 도체(1341)와 접지되며, 다른 쪽 단은 커패시터(1320)와 연결된다. 결국, 제1 신호 도체 부분(1311), 제2 신호 도체 부분(1312) 및 그라운드 도체 부분(1313), 도체들(1341, 1342)은 서로 연결됨으로써, 공진기(1300)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(1320)는 전송 선로의 중단부에 삽입된다. 보다 구체적으로, 커패시터(1320)는 제1 신호 도체 부분(1311) 및 제2 신호 도체 부분(1312) 사이에 삽입된다. 이 때, 커패시터(1320)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(1320)가 전송 선로에 삽입됨에 따라 상기 공진기(1300)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(1320)의 커패시턴스가 적절히 정해지는 경우, 상기 공진기(1300)는 메타물질의 특성을 가질 수 있다. 특히, 커패시터(1320)의 커패시턴스를 적절히 조절함으로써, 공진기는 음의 투자율을 가질 수 있으므로, 본 발명의 일실시예에 따른 공진기(1300)는 MNG 공진기로 불려질 수 있다. 아래에서 설명하겠지만, 커패시터(1320)의 커패시턴스를 정하는 전제(criterion)들은 다양할 수 있다. 공진기(1300)가 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있도록 하는 전제(criterion), 상기 공진기(1300)가 대상 주파수에서 음의 투자율을 갖도록 하는 전제 또는 상기 공진기(1300)가 대상 주파수에서 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 갖도록 하는 전제 등이 있을 수 있고, 상술한 전제들 중 적어도 하나의 전제 아래에서 커패시터(1320)의 커패시턴스가 정해질 수 있다.
상기 MNG 공진기(1300)는 전파 상수(propagation constant)가 0일 때의 주파수를 공진 주파수로 갖는 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 가질 수 있다. MNG 공진기(1300)는 영번째 공진 특성을 가질 수 있으므로, 공진 주파수는 MNG 공진기(1300)의 물리적인 사이즈에 대해 독립적일 수 있다. 즉, 아래에서 다시 설명하겠지만, MNG 공진기(1300)에서 공진 주파수를 변경하기 위해서는 커패시터(1320)를 적절히 설계하는 것으로 충분하므로, MNG 공진기(1300)의 물리적인 사이즈를 변경하지 않을 수 있다.
또한, 근접 필드(near field)에서 전계는 전송 선로에 삽입된 커패시터(1320)에 집중되므로, 커패시터(1320)로 인하여 근접 필드에서는 자계(magnetic field)가 도미넌트(dominant)해진다. 그리고, MNG 공진기(1300)는 집중 소자의 커패시터(1320)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(1300)는 임피던스 매칭을 위한 매칭기(1330)를 포함할 수 있다. 이 때, 매칭기(1330)는 MNG 공진기(1300) 의 자계의 강도를 적절히 조절 가능(tunable)하고, 매칭기(1330)에 의해 MNG 공진기(1300)의 임피던스는 결정된다. 그리고, 전류는 커넥터(1340)를 통하여 MNG 공진기(1300)로 유입되거나 MNG 공진기(1300)로부터 유출될 수 있다. 여기서, 커넥터(1340)는 그라운드 도체 부분(1313) 또는 매칭기(1330)와 연결될 수 있다. 다만, 커넥터(1340)와 그라운드 도체 부분(1313) 또는 매칭기(1330) 사이에는 물리적인 연결이 형성될 수도 있고, 커넥터(1340)와 그라운드 도체 부분(1313) 또는 매칭기(1330) 사이의 물리적인 연결 없이 커플링을 통하여 전력이 전달될 수도 있다.
보다 구체적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 매칭기(1330)는 공진기(1300)의 루프 구조로 인해 형성되는 루프의 내부에 위치할 수 있다. 매칭기(1330)는 물리적인 형태를 변경함으로써, 공진기(1300)의 임피던스를 조절할 수 있다. 특히, 매칭기(1330)는 그라운드 도체 부분(1313)으로부터 거리 h 만큼 떨어진 위치에 임피던스 매칭을 위한 도체(1331)를 포함할 수 있으며, 공진기(1300)의 임피던스는 거리 h를 조절함으로써 변경될 수 있다.
도 9에 도시되지 아니하였지만, 매칭기(1330)를 제어할 수 있는 컨트롤러가 존재하는 경우, 매칭기(1330)는 컨트롤러에 의해 생성되는 제어 신호에 따라 매칭기(1330)의 물리적 형태를 변경할 수 있다. 예를 들어, 제어 신호에 따라 매칭기(1330)의 도체(1331)와 그라운드 도체 부분(1313) 사이의 거리 h가 증가하거나, 감소될 수 있으며, 그에 따라 매칭기(1330)의 물리적 형태가 변경됨으로써, 공진기(1300)의 임피던스는 조절될 수 있다. 컨트롤러는 다양한 팩터들을 고려하여 제어 신호를 생성할 수 있으며, 이에 대해서는 아래에서 설명한다.
매칭기(1330)는 도 9에 도시된 바와 같이, 도체 부분(1331)과 같은 수동 소자로 구현될 수 있으며, 실시예에 따라서는 다이오드, 트랜지스터 등과 같은 능동 소자로 구현될 수 있다. 능동 소자가 매칭기(1330)에 포함되는 경우, 능동 소자는 컨트롤러에 의해 생성되는 제어 신호에 따라 구동될 수 있으며, 그 제어 신호에 따라 공진기(1300)의 임피던스는 조절될 수 있다. 예를 들어, 매칭기(1330)에는 능동 소자의 일종인 다이오드가 포함될 수 있고, 다이오드가 'on' 상태에 있는지 또는 'off'' 상태에 있는지에 따라 공진기(1300)의 임피던스가 조절될 수 있다.
또한, 도 9에 도시되지 아니하였으나, MNG 공진기(1300)를 관통하는 마그네틱 코어가 더 포함될 수 있다. 이러한 마그네틱 코어는 전력 전송 거리를 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 3 차원 구조의 공진기를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 3 차원 구조의 공진기(1300)는 제1 신호 도체 부분(1311), 제2 신호 도체 부분(1312) 및 그라운드 도체 부분(1313)을 포함하는 전송 선로 및 커패시터(1320)를 포함한다. 여기서 커패시터(1320)는 전송 선로에서 제1 신호 도체 부분(1311)과 제2 신호 도체 부분(1312) 사이에 위치에 직렬로 삽입되고, 전계(electric field)는 커패시터(1320)에 갇히게 된다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이 공진기(1300)는 3차원 구조의 형태를 갖는다. 전송 선로는 상부에 제1 신호 도체 부분(1311) 및 제2 신호 도체 부분(1312)을 포함하고, 하부에 그라운드 도체 부분(1313)을 포함한다. 제1 신호 도체 부분(1311) 및 제2 신호 도체 부분(1312)과 그라운드 도체 부분(1313)은 서로 마주보게 배치된다. 전류는 제1 신호 도체 부분(1311) 및 제2 신호 도체 부분(1312)을 통하여 x 방향으로 흐르며, 이러한 전류로 인해 -y 방향으로 자계(magnetic field) H(w)가 발생한다. 물론, 도 10에 도시된 것과 다르게, +y 방향으로 자계(magnetic field) H(w)가 발생할 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이 제1 신호 도체 부분(1311)의 한쪽 단은 도체(1342)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 커패시터(1320)와 연결된다. 그리고, 제2 신호 도체 부분(1312)의 한쪽 단은 도체(1341)와 접지되며, 다른 쪽 단은 커패시터(1320)와 연결된다. 결국, 제1 신호 도체 부분(1311), 제2 신호 도체 부분(1312) 및 그라운드 도체 부분(1313), 도체들(1341, 1342)은 서로 연결됨으로써, 공진기(1300)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 10에 도시된 바와 같이 커패시터(1320)는 제1 신호 도체 부분(1311) 및 제2 신호 도체 부분(1312) 사이에 삽입된다. 이 때, 커패시터(1320)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 10에 도시된 바와 같이 커패시터(1320)가 전송 선로에 삽입됨에 따라 상기 공진기(1300)는 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있다. 집중 소자로서 삽입된 커패시터(1320)의 커패시턴스가 적절히 정해지는 경우, 상기 공진기(1300)는 메타물질의 특성을 가질 수 있다. 특히, 커패시터(1320)의 커패시턴스를 적절히 조절함으로써, 공진기(1300)는 특정 주파수 대역에서 음의 투자율을 가질 수 있으므로, 본 발명의 일실시예에 따른 공진기(1300)는 MNG 공진기로 불려질 수 있다. 아래에서 설명하겠지만, 커패시터(1320)의 커패시턴스를 정하는 전제(criterion)들은 다양할 수 있다. 공진기(1300)가 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있도록 하는 전제(criterion), 상기 공진기(1300)가 대상 주파수에서 음의 투자율을 갖도록 하는 전제 또는 상기 공진기(1300)가 대상 주파수에서 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 갖도록 하는 전제 등이 있을 수 있고, 상술한 전제들 중 적어도 하나의 전제 아래에서 커패시터(1320)의 커패시턴스가 정해질 수 있다.
도 10에 도시된 상기 MNG 공진기(1300)는 전파 상수(propagation constant)가 0일 때의 주파수를 공진 주파수로 갖는 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 가질 수 있다. MNG 공진기(1300)는 영번째 공진 특성을 가질 수 있으므로, 공진 주파수는 MNG 공진기(1300)의 물리적인 사이즈에 대해 독립적일 수 있다. MNG 공진기(1300)에서 공진 주파수를 변경하기 위해서는 커패시터(1320)를 적절히 설계하는 것으로 충분하므로, MNG 공진기(1300)의 물리적인 사이즈를 변경하지 않을 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이 MNG 공진기(1300)를 참조하면, 근접 필드(near field)에서 전계는 전송 선로(1310)에 삽입된 커패시터(1320)에 집중되므로, 커패시터(1320)로 인하여 근접 필드에서는 자계(magnetic field)가 도미넌트(dominant)해진다. 특히, 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 갖는 MNG 공진기(1300)는 자계 다이폴(magnetic dipole)과 유사한 특성들을 가지므로, 근접 필드에서는 자계가 도미넌트하며, 커패시터(1320)의 삽입으로 인해 발생하는 적은 양의 전계 또한 그 커패시터(1320)에 집중되므로, 근접 필드에서는 자계가 더더욱 도미넌트해진다. MNG 공진기(1300)는 집중 소자의 커패시터(1320)을 이용하여 높은 큐-팩터(Q-Factor)를 가질 수 있으므로, 전력 전송의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 MNG 공진기(1300)는 임피던스 매칭을 위한 매칭기(1330)를 포함할 수 있다. 이 때, 매칭기(1330)는 MNG 공진기(1300)의 자계의 강도를 적절히 조절 가능(tunable)하고, 매칭기(1330)에 의해 MNG 공진기(1300)의 임피던스는 결정된다. 그리고, 전류는 커넥터(1340)를 통하여 MNG 공진기(1300)로 유입되거나 MNG 공진기(1300)로부터 유출된다. 여기서, 커넥터(1340)는 그라운드 도체 부분(1313) 또는 매칭기(1330)와 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 매칭기(1330)는 공진기(1300)의 루프 구조로 인해 형성되는 루프의 내부에 위치할 수 있다. 매칭기(1330)는 물리적인 형태를 변경함으로써, 공진기(1300)의 임피던스를 조절할 수 있다. 특히, 매칭기(1330)는 그라운드 도체 부분(1313)으로부터 거리 h 만큼 떨어진 위치에 임피던스 매칭을 위한 도체 부분(1331)을 포함할 수 있으며, 공진기(1300)의 임피던스는 거리 h를 조절함으로써 변경될 수 있다.
도 10에 도시되지 아니하였지만, 매칭기(1330)를 제어할 수 있는 컨트롤러가 존재하는 경우, 매칭기(1330)는 컨트롤러에 의해 생성되는 제어 신호에 따라 매칭기(1330)의 물리적 형태를 변경할 수 있다. 예를 들어, 제어 신호에 따라 매칭기(1330)의 도체(1331)과 그라운드 도체 부분(1330) 사이의 거리 h가 증가하거나, 감소될 수 있으며, 그에 따라 매칭기(1330)의 물리적 형태가 변경됨으로써, 공진기(1300)의 임피던스는 조절될 수 있다. 매칭기(1330)의 도체(1331)과 그라운드 도체 부분(1330) 사이의 거리 h는 다양한 방식들로 조절될 수 있다. 즉, 첫째, 매칭기(1330)에는 여러 도체들이 포함될 수 있고, 그 도체들 중 어느 하나를 적응적으로 활성화함으로써 거리 h가 조절될 수 있다. 둘째, 도체(1331)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(1330)는 도 10에 도시된 바와 같이, 도체 부분(1331)과 같은 수동 소자로 구현될 수 있으며, 실시예에 따라서는 다이오드, 트랜지스터 등과 같은 능동 소자로 구현될 수 있다. 능동 소자가 매칭기(1330)에 포함되는 경우, 능동 소자는 컨트롤러에 의해 생성되는 제어 신호에 따라 구동될 수 있으며, 그 제어 신호에 따라 공진기(1300)의 임피던스는 조절될 수 있다. 예를 들어, 매칭기(1330)에는 능동 소자의 일종인 다이오드가 포함될 수 있고, 다이오드가 'on' 상태에 있는지 또는 'off'' 상태에 있는지에 따라 공진기(1300)의 임피던스가 조절될 수 있다.
또한, 도 10에 명시적으로 도시되지 아니하였으나, MNG 공진기(1300)를 관통하는 마그네틱 코어가 더 포함될 수 있다. 이러한 마그네틱 코어는 전력 전송 거리를 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
도 11은 bulky type으로 설계된 무선 전력 전송을 위한 공진기의 예를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 제1 신호 도체 부분(1311)과 도체(1342)는 개별적으로 제작된 후, 서로 연결되는 것이 아니라 하나의 일체형으로 제작될 수 있다. 마찬가지로, 제2 신호 도체 부분(1312)과 도체(1341) 역시 하나의 일체형으로 제작될 수 있다.
제2 신호 도체 부분(1312)과 도체(1341)가 개별적으로 제작된 후, 서로 연결되는 경우, 이음매(1350)로 인한 도체 손실이 있을 수 있다. 이 때, 본 발명의 실시예에 따르면, 제2 신호 도체 부분(1312)과 도체(1341)는 별도의 이음매 없이(seamless) 서로 연결되며, 도체(1341)와 그라운드 도체 부분(1313)도 별도의 이음매 없이 서로 연결될 수 있으며, 이음매로 인한 도체 손실을 줄일 수 있다. 결국, 제2 신호 도체 부분(1312)과 그라운드 도체 부분(1313)는 별도의 이음매 없이 하나의 일체형으로서 제작될 수 있다. 마찬가지로, 제1 신호 도체 부분(1311)과 그라운드 도체 부분(1313)는 별도의 이음매 없이 하나의 일체형으로서 제작될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 별도의 이음매 없이 하나의 일체형으로서 둘 이상의 부분(partition)들을 서로 연결하는 유형을 'bulky type'이라고 부르기도 한다.
도 12는 Hollow type으로 설계된 무선 전력 전송을 위한 공진기의 예를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, Hollow type으로 설계된 무선 전력 전송을 위한 공진기의 제1 신호 도체 부분(1311), 제2 신호 도체 부분(1312), 그라운드 도체 부분(1313), 도체들(1341, 1342) 각각은 내부에 비어 있는 공간을 포함한다.
주어진(given) 공진 주파수에서, 유효 전류는 제1 신호 도체 부분(1311), 제2 신호 도체 부분(1312), 그라운드 도체 부분(1313), 도체들(1341, 1342) 각각의 모든 부분을 통해 흐르는 것이 아니라, 일부의 부분만을 통해 흐르는 것으로 모델링될 수 있다. 즉, 주어진 공진 주파수에서, 제1 신호 도체 부분(1311), 제2 신호 도체 부분(1312), 그라운드 도체 부분(1313), 도체들(1341, 1342) 두께(depth)가 각각의 skin depth보다 지나치게 두꺼운 것은 비효율적일 수 있다. 즉, 그것은 공진기(1300)의 무게 또는 공진기(1300)의 제작 비용을 증가시키는 원인이 될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 주어진 공진 주파수에서 제1 신호 도체 부분(1311), 제2 신호 도체 부분(1312), 그라운드 도체 부분(1313), 도체들(1341, 1342) 각각의 skin depth를 기초로 제1 신호 도체 부분(1311), 제2 신호 도체 부분(1312), 그라운드 도체 부분(1313), 도체들(1341, 1342) 각각의 두께를 적절히 정할 수 있다. 제1 신호 도체 부분(1311), 제2 신호 도체 부분(1312), 그라운드 도체 부분(1313), 도체들(1341, 1342) 각각이 해당 skin depth보다 크면서도 적절한 두께를 갖는 경우, 공진기(1300)는 가벼워질 수 있으며, 공진기(1300)의 제작 비용 또한 감소될 수 있다.
예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 제2 신호 도체 부분(1312)의 두께는 d m로 정해질 수 있고, d는
Figure 112010055138759-pat00004
를 통해서 결정될 수 있다. 여기서, f는 주파수,
Figure 112010055138759-pat00005
는 투자율,
Figure 112010055138759-pat00006
는 도체 상수를 나타낸다. 특히, 제1 신호 도체 부분(1311), 제2 신호 도체 부분(1312), 그라운드 도체 부분(1313), 도체들(1341, 1342) 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 13은 parallel-sheet이 적용된 무선 전력 전송을 위한 공진기의 예를 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, parallel-sheet이 적용된 무선 전력 전송을 위한 공진기에 포함된 제1 신호 도체 부분(1311), 제2 신호 도체 부분(1312) 각각의 표면에는 parallel-sheet이 적용될 수 있다.
제1 신호 도체 부분(1311), 제2 신호 도체 부분(1312)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(1311), 제2 신호 도체 부분(1312) 각각의 표면에 parallel-sheet을 적용함으로써, 저항 손실을 줄이고, Q 팩터 및 커플링 효율을 증가시킬 수 있다. 도 13의 부분(1370)을 참조하면, parallel-sheet이 적용되는 경우, 제1 신호 도체 부분(1311), 제2 신호 도체 부분(1312) 각각은 복수의 도체 라인들을 포함한다. 이 도체 라인들은 병렬적으로 배치되며, 제1 신호 도체 부분(1311), 제2 신호 도체 부분(1312) 각각의 끝 부분에서 접지(short)된다.
제1 신호 도체 부분(1311), 제2 신호 도체 부분(1312) 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 14는 분산된 커패시터를 포함하는 무선 전력 전송을 위한 공진기의 예를 나타낸 도면이다.
도 14를 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 14에 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 14에 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 15는 2 차원 구조의 공진기 및 3 차원 구조의 공진기에서 사용되는 매칭기들의 예들을 나타낸 도면이다.
도 15의 A는 매칭기를 포함하는 도 9에 도시된 2 차원 공진기의 일부를 나타내며, 도 15의 B는 매칭기를 포함하는 도 10에 도시된 3 차원 공진기의 일부를 나타낸다.
도 15의 A를 참조하면, 매칭기는 도체(1331), 도체(1332) 및 도체(1333)을 포함하며, 도체(1332) 및 도체(1333)는 전송 선로의 그라운드 도체 부분(1313) 및 도체(1331)와 연결된다. 도체(1331) 및 그라운드 도체 부분(1313) 사이의 거리 h에 따라 2 차원 공진기의 임피던스는 결정되며, 도체(1331) 및 그라운드 도체 부분(1313) 사이의 거리 h는 컨트롤러에 의해 제어된다. 도체(1331) 및 그라운드 도체 부분(1313) 사이의 거리 h는 다양한 방식들로 조절될 수 있으며, 도체(1331)가 될 수 있는 여러 도체들 중 어느 하나를 적응적으로 활성화함으로써 거리 h를 조절하는 방식, 도체(1331)의 물리적인 위치를 상하로 조절함으로써, 거리 h를 조절하는 방식 등이 있을 수 있다.
도 15의 B를 참조하면, 매칭기는 도체(1331), 도체(1332) 및 도체(1333)을 포함하며, 도체(1332) 및 도체(1333)는 전송 선로의 그라운드 도체 부분(1313) 및 도체(1331)와 연결된다. 도체(1331) 및 그라운드 도체 부분(1313) 사이의 거리 h에 따라 3 차원 공진기의 임피던스는 결정되며, 도체(1331) 및 그라운드 도체 부분(1313) 사이의 거리 h는 컨트롤러에 의해 제어된다. 2 차원 구조의 공진기에 포함되는 매칭기와 마찬가지로, 3 차원 구조의 공진기에 포함되는 매칭기에서도 도체(1331) 및 그라운드 도체 부분(1313) 사이의 거리 h는 다양한 방식들로 조절될 수 있다. 예를 들어, 도체(1331)가 될 수 있는 여러 도체들 중 어느 하나를 적응적으로 활성화함으로써 거리 h를 조절하는 방식, 도체(1331)의 물리적인 위치를 상하로 조절함으로써, 거리 h를 조절하는 방식 등이 있을 수 있다.
도 15에 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 16은 도 9에 도시된 무선 전력 전송을 위한 공진기의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 9에 도시된 무선 전력 전송을 위한 공진기는 도 20에 도시된 등가 회로로 모델링될 수 있다. 도 20의 등가 회로에서 CL은 도 2의 전송 선로의 중단부에 집중 소자의 형태로 삽입된 커패시터를 나타낸다.
이 때, 도 9에 도시된 무선 전력 전송을 위한 공진기는 영번째 공진 특성을 갖는다. 즉, 전파 상수가 0인 경우, 무선 전력 전송을 위한 공진기는
Figure 112010055138759-pat00007
를 공진 주파수로 갖는다고 가정한다. 이 때, 공진 주파수
Figure 112010055138759-pat00008
는 하기 수학식 1과 같이 표현될 수 있다. 여기서, MZR은 Mu Zero Resonator를 의미한다.
[수학식 1]
Figure 112010055138759-pat00009

상기 수학식 1을 참조하면, 공진기의 공진 주파수
Figure 112010055138759-pat00010
는
Figure 112010055138759-pat00011
에 의해 결정될 수 있고, 공진 주파수
Figure 112010055138759-pat00012
와 공진기의 물리적인 사이즈는 서로 독립적일 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 공진 주파수
Figure 112010055138759-pat00013
와 공진기의 물리적인 사이즈가 서로 독립적이므로, 공진기의 물리적인 사이즈는 충분히 작아질 수 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 (12)

  1. 제1 주파수 대역의 AC 신호를 입력 받아, 일정 레벨의 DC 전압을 출력하는 전압 제어부;
    제2 주파수 대역의 스위칭 펄스 신호에 의하여 상기 일정 레벨의 DC 전압을 AC 전력으로 변환하는 전력 변환부;
    마그네틱 커플링에 의하여 상기 AC 전력을 공진 전력 수신 장치로 전달하는 소스 공진부;
    상기 공진 전력 수신 장치로 전달되는 상기 AC 전력에 대응하는 반사 신호를 이용하여 반사 전력을 검출하는 반사 전력 검출부;
    상기 공진 전력 수신 장치의 식별자를 수신하는 통신부; 및
    상기 공진 전력 수신 장치와 상기 소스 공진부의 거리 변화 및 상기 공진 전력 수신 장치의 개수를 고려하여 상기 DC 전압의 신호 레벨을 제어하는 소스 제어부를 포함하고,
    상기 소스 제어부는, 상기 반사 전력을 통해 상기 거리 변화를 판단하고, 상기 식별자에 기초하여 상기 공진 전력 수신 장치의 상기 개수를 인지하고, 상기 공진 전력 수신 장치의 상기 개수에 따라서 상기 DC 전압의 신호 레벨을 이산적으로 제어하는,
    공진 전력 전송 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 소스 제어부는 상기 공진 전력 수신 장치와 상기 소스 공진부와의 거리에 따라서 상기 DC 전압의 신호 레벨을 선형적으로 제어하는,
    공진 전력 전송 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소스 제어부는 상기 공진 전력 수신 장치에 연결된 부하의 충전 상태에 따라서 상기 DC 전압의 신호 레벨을 선형적으로 제어하는,
    공진 전력 전송 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 소스 제어부는 상기 반사 전력의 양이 증가하면 상기 DC 전압의 신호 레벨을 감소시키고, 상기 반사 전력의 양이 감소하면 상기 DC 전압의 신호 레벨을 증가시키는,
    공진 전력 전송 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 주파수 대역은 2MHz ~ 20MHz인, 공진 전력 발생 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 소스 제어부는 상기 공진 전력 수신 장치의 개수가 일정한 상태에서 상기 반사 전력의 양이 변하면, 상기 DC 전압의 신호 레벨을 선형적으로 제어하는,
    공진 전력 발생 장치.
  9. 공진 전력 전송 장치의 전력 변환 제어 방법에 있어서,
    공진 전력 수신 장치의 식별자에 기초하여 상기 공진 전력 수신 장치의 개수를 인지하는 단계;
    상기 공진 전력 수신 장치로 전송되는 공진 전력의 반사 신호를 이용하여 반사 전력을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 반사 전력을 통해 판단된 상기 공진 전력 수신 장치와 소스 공진부의 거리 변화 및 상기 공진 전력 수신 장치의 상기 개수를 고려하여 전력 변환부로 공급되는 DC 전압의 신호 레벨을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 DC 전압의 신호 레벨은, 상기 공진 전력 수신 장치의 상기 개수에 따라서 이산적으로 제어되는,
    공진 전력 전송 장치의 전력 변환 제어 방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 DC 전압의 신호 레벨을 제어하는 단계는,
    상기 반사 전력이 증가하면 상기 DC 전압의 신호 레벨을 감소시키고, 상기 반사 전력이 감소하면 상기 DC 전압의 신호 레벨을 증가시키는,
    공진 전력 전송 장치의 전력 변환 제어 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 DC 전압의 신호 레벨을 제어하는 단계는,
    상기 공진 전력 수신 장치의 개수가 일정한 상태에서 상기 반사 전력의 양이 변하면, 상기 DC 전압의 신호 레벨을 선형적으로 제어하는,
    공진 전력 전송 장치의 전력 변환 제어 방법.
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102484306B (zh) * 2009-07-06 2015-04-01 三星电子株式会社 无线电力传输系统及用于该系统的共振器
WO2013145279A1 (ja) * 2012-03-30 2013-10-03 富士通株式会社 送電装置及び送受電システム
KR101882754B1 (ko) * 2012-06-20 2018-07-27 삼성전자주식회사 전력 송신기에서 전력 전송을 제어하기 위한 방법 및 이를 위한 전력 송신기
US9722448B2 (en) 2012-09-07 2017-08-01 Qualcomm Incorporated Protection device and method for power transmitter
US9391442B2 (en) 2012-09-07 2016-07-12 Qualcomm Incorporated Protection device and method for power transmitter
CN104133543A (zh) * 2013-05-02 2014-11-05 华硕电脑股份有限公司 携带型电子装置
US10454303B2 (en) 2013-11-20 2019-10-22 Wits Co., Ltd. Non-contact power supply device and non-contact power supply method
KR101648261B1 (ko) * 2014-08-11 2016-08-23 경북대학교 산학협력단 에너지 하베스팅 장치, 시스템 및 방법
KR102056404B1 (ko) * 2014-09-11 2019-12-16 주식회사 위츠 무선전력 송신 장치 및 그 제어방법
US10541563B2 (en) * 2015-01-16 2020-01-21 Ge Hybrid Technologies, Llc Wireless power transmission device
CN112510849A (zh) * 2015-02-03 2021-03-16 苹果公司 感应功率发射器
KR101775330B1 (ko) * 2016-07-12 2017-10-24 한국과학기술원 광역 무선전력 송신장치
US10566848B2 (en) * 2017-05-02 2020-02-18 Chargedge, Inc. Foreign object detection in wireless power transfer by asymmetry detection
US20200274398A1 (en) * 2018-05-01 2020-08-27 Global Energy Transmission, Co. Systems and methods for wireless power transferring
JP6729920B1 (ja) * 2019-08-08 2020-07-29 株式会社レーザーシステム 共振装置、電力伝送装置、及び電力伝送方法
US12107432B2 (en) * 2021-08-04 2024-10-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device and method for controlling operation of electronic device
JP2023088141A (ja) * 2021-12-14 2023-06-26 オムロン株式会社 非接触給電装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5013898A (en) * 1986-11-03 1991-05-07 Mars Incorporated Data detection, power transfer and power regulation for data storage devices
KR20040098819A (ko) * 2003-05-16 2004-11-26 이규영 무선 전원 공급장치 및 무선 전원 수신장치
KR20100017073A (ko) * 2008-08-05 2010-02-16 브로드콤 코포레이션 통합된 무선 공진 전력 충전 및 통신 채널

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG54559A1 (en) * 1996-09-13 1998-11-16 Hitachi Ltd Power transmission system ic card and information communication system using ic card
US7522878B2 (en) 1999-06-21 2009-04-21 Access Business Group International Llc Adaptive inductive power supply with communication
US7612528B2 (en) 1999-06-21 2009-11-03 Access Business Group International Llc Vehicle interface
US6571184B2 (en) * 2001-02-06 2003-05-27 Sun Microsystems, Inc. System and method for determining the decoupling capacitors for power distribution systems with a frequency-dependent target impedance
US7327850B2 (en) * 2003-07-15 2008-02-05 Bose Corporation Supplying electrical power
JP2007502043A (ja) 2003-08-08 2007-02-01 コーニンクレッカ　フィリップス　エレクトロニクス　エヌ　ヴィ 単一の誘導性結合を介した単方向電力転送および双方向データ転送
JP2007089341A (ja) 2005-09-22 2007-04-05 Fujifilm Corp 充電システム、電子機器、充電装置、電子機器の充電方法
US8169185B2 (en) 2006-01-31 2012-05-01 Mojo Mobility, Inc. System and method for inductive charging of portable devices
JP2008017592A (ja) 2006-07-05 2008-01-24 Ricoh Elemex Corp 情報表示システム装置
US9129741B2 (en) * 2006-09-14 2015-09-08 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for wireless power transmission
US8179102B2 (en) 2007-06-20 2012-05-15 Motorola Mobility, Inc. Devices, systems, and methods for priority charging of a group of electronic devices
KR100971748B1 (ko) 2007-11-30 2010-07-22 정춘길 근거리 무선 전력전송 시스템
US8855554B2 (en) * 2008-03-05 2014-10-07 Qualcomm Incorporated Packaging and details of a wireless power device
TW200950257A (en) 2008-05-20 2009-12-01 Darfon Electronics Corp Wireless charging module and electronic apparatus
US8024012B2 (en) * 2008-06-11 2011-09-20 International Business Machines Corporation Intelligent wireless power charging system
US8278784B2 (en) * 2008-07-28 2012-10-02 Qualcomm Incorporated Wireless power transmission for electronic devices
US8446045B2 (en) * 2008-08-20 2013-05-21 Intel Corporation Flat, asymmetric, and E-field confined wireless power transfer apparatus and method thereof
JP4911148B2 (ja) * 2008-09-02 2012-04-04 ソニー株式会社 非接触給電装置
US9601261B2 (en) * 2008-09-27 2017-03-21 Witricity Corporation Wireless energy transfer using repeater resonators
JP5285418B2 (ja) * 2008-12-24 2013-09-11 株式会社豊田自動織機 共鳴型非接触電力供給装置
US8497658B2 (en) 2009-01-22 2013-07-30 Qualcomm Incorporated Adaptive power control for wireless charging of devices
JP5372537B2 (ja) 2009-01-28 2013-12-18 パナソニック株式会社 電子機器充電システム、充電器、及び電子機器
KR101084904B1 (ko) * 2009-10-07 2011-11-18 삼성전기주식회사 통신 기능이 구비된 무선전력 송수신 장치 및 그 무선전력 송수신 방법
KR101059657B1 (ko) * 2009-10-07 2011-08-25 삼성전기주식회사 무선 전력 송수신 장치 및 그 방법
JP5459058B2 (ja) * 2009-11-09 2014-04-02 株式会社豊田自動織機 共鳴型非接触電力伝送装置
KR101648751B1 (ko) * 2010-04-02 2016-08-30 삼성전자주식회사 무선 전력 전송 제어 방법 및 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5013898A (en) * 1986-11-03 1991-05-07 Mars Incorporated Data detection, power transfer and power regulation for data storage devices
KR20040098819A (ko) * 2003-05-16 2004-11-26 이규영 무선 전원 공급장치 및 무선 전원 수신장치
KR20100017073A (ko) * 2008-08-05 2010-02-16 브로드콤 코포레이션 통합된 무선 공진 전력 충전 및 통신 채널

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