KR101228556B1 - 무선 전력 전송 장치에서의 전력 전송 코일 선택 제어 방법, 이를 적용한 무선 전력 전송 장치, 및 이를 적용하는 무선 전력 전송 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 제 1 전력 전송 코일 및 제 2 전력 전송 코일이 배치된 무선 전력 전송 장치에서 각각 제 1 검출 신호 및 제 2 검출 신호를 무선 전력 수신 장치로 출력하는 단계; 상기 무선 전력 장치로부터 상기 제 1 검출 신호 및 상기 제 2 검출 신호 대한 제 1 응답 신호 및 제 2 응답 신호를 검출하는 단계; 및 제 1 응답신호 및 제 2 응답신호 중 하나만 검출되면, 그 검출되는 응답신호에 대응되는 코일이 선택되고, 제 1 응답 신호 및 제 2 응답신호가 모두 검출되면, 그 중 하나를 선택하여 이 선택된 코일을 통해 무선 전력 신호를 출력하는 단계를 포함하는, 무선 전력 전송 장치에서의 전력 전송 코일 선택 제어 방법, 이 방법이 적용된 복수의 코일을 구비하는 무선전력 전송 장치 및 이를 적용하는 무선 전력 전송 시스템 에 관한 것이다.

Description

무선 전력 전송 장치에서의 전력 전송 코일 선택 제어 방법, 이를 적용한 무선 전력 전송 장치, 및 이를 적용하는 무선 전력 전송 시스템 {METHOD FOR CONTROLLING TO SELECT ONE IN PLURALITY OF COILS IN WIRELESEE POWER TRANSMISSION DEVICE, WIRELESS POWER TRANSMISSION DEVICE THEREOF AND WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEM THEREOF}

본 발명은 무선 전력 통신에 있어서, 전력 전송 장치에 복수의 코일이 설치되는 경우, 그 복수의 코일 중 하나를 선택하기 위한, 무선 전력 전송 장치에서의 전력 전송 코일 선택 제어 방법 및 이를 적용한 무선 전력 수신 장치에 관한 것이다.

일반적으로 배터리팩(Battery pack)은 외부의 충전기로부터 전력(전기에너지)을 공급받아 충전한 상태에서 휴대용 단말기(핸드폰, PDA 등)의 작동을 위한 전원을 공급하기 위한 것으로, 전기에너지를 충전하는 배터리셀과 상기 배터리셀의 충전 및 방전(휴대용 단말기로 전기에너지를 공급)을 위한 회로 등이 구성되어 있다.

이러한 휴대용 단말기에 사용되는 배터리팩에 전기에너지를 충전시키기 위한 충전기와 배터리팩의 전기적 연결방식에는. 상용전원을 공급받아 배터리팩에 대응하는 전압 및 전류로 변환하여 해당 배터리팩의 단자를 통해 배터리팩으로 전기에너지를 공급하는 단자공급방식이 있다.

그러나, 이러한 단자공급방식으로 전원을 공급하면, 충전기와 배터리팩을 접촉하거나 분리할 경우, 양측의 단자(배터리팩의 단자 및 충전기의 단자)들이 서로 다른 전위차를 가지고 있어, 순간방전현상을 초래하는 문제점이 있었다.

특히, 이러한 순간방전현상 등으로 인하여 양측의 단자들에 이물질이 쌓이게 되면 화재 등이 발생할 우려가 있었다.

또한, 습기 등으로 인하여 배터리팩에 충전된 전기에너지가 배터리팩의 단자를 통해 외부로 자연방전되는 등의 문제점이 있음은 물론, 이로 인하여 배터리팩의 수명 및 성능의 저하를 초래하는 단점이 있었다.

최근에는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 무선전력전송방식을 이용한 무접점 방식의 충전시스템과 제어방법들이 제시되고 있다.

본 발명은, 전자기 유도 방식을 통한 무선 전력 전송 시스템에 있어서, 전력 전송 효율이 우수하고, 무선 전력 수신 장치의 충전 이동성을 보장하는, 무선 전력 전송 장치에서의 전력 전송 코일 선택 제어 방법 및 및 이를 적용한 무선 전력 전송 장치, 및 이를 적용하는 무선 전력 신호 송수신 시스템을 제공하기 위한 것이다.

상술한 과제를 해결 하기 위하여, 본 발명의 일실시예인, 무선 전력 전송 장치에서의 전력 전송 코일 선택 제어 방법은, 제 1 전력 전송 코일 및 제 2 전력 전송 코일이 배치된 무선 전력 전송 장치에서 각각 제 1 검출 신호 및 제 2 검출 신호를 무선 전력 수신 장치로 출력하는 단계; 상기 무선 전력 장치로부터 상기 제 1 검출 신호 및 상기 제 2 검출 신호 대한 제 1 응답 신호 및 제 2 응답 신호를 검출하는 단계; 및 제 1 응답신호 및 제 2 응답신호 중 하나만 검출되면, 그 검출되는 응답신호에 대응되는 코일이 선택되고, 제 1 응답 신호 및 제 2 응답신호가 모두 검출되면, 그 중 하나를 선택하여 이 선택된 코일을 통해 무선 전력 신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 제 1 응답신호 및 제 2응답신호 중 하나만 검출되면, 그 검출되는 응답신호에 대응되는 코일이 선택되고, 제 1 응답 신호 및 제 2 응답신호가 모두 검출되면, 그 중 하나를 선택하여 이 선택된 코일을 통해 무선 전력 신호를 출력하는 단계는, 상기 제 1 응답 신호 및 제 2 응답신호에 각각 포함되어 있는 제 1 정류 전압 정보 및 제 2 정류 전압 정보를 비교하여 그 크기가 큰 응답신호에 대응하는 코일을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예의 일태양에 의하면, 복수의 코일이 포함된 전력 수신장치의 코일 선택 제어 방법은, 상기 제 1 전력 전송 코일 및 제 2 전력 전송 코일이 중첩 배치되는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제 1 전력 전송 코일 및 제 2 전력 전송 코일은 동일한 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 전력 전송 코일 및 제 2 전력 전송 코일은 타원형 코일일 수 있다.

본 발명의 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 제 1 전력 전송 코일 및 제 2 전력 전송 코일이 배치된 무선 전력 전송 장치에서 각각 제 1 검출 신호 및 제 2 검출 신호를 출력하는 단계는, 상기 제 1 검출 신호 및 제 2 검출 신호를 주기적으로 교대로 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 제 1 검출 신호 및 제 2 검출 신호를 주기적으로 교대로 출력하는 단계는, 상기 제 1 검출 신호 및 제 2 검출 신호를 1초이하의 주기로 교대로 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 제 1 및 제 2 검출 신호는 숏타임 임펄스 신호(short time impulse signal)일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예인, 복수의 코일을 구비하는 무선 전력 전송 장치는, 제 1 전력 전송 코일; 제 2 전력 전송 코일; 및 상기 제 1 전력 전송 코일을 통해 제 1 검출 신호를 출력하고, 상기 제 2 코일을 통해 제 2 검출신호를 무선 전력 수신 장치출력하며, 상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 제 1 검출 신호 및 상기 제 2 검출 신호 대한 제 1 응답 신호 및 제 2 응답 신호를 검출하고, 제 1 응답신호 및 제 2응답신호 중 하나만 검출되면, 그 검출되는 응답신호에 대응되는 코일이 선택되고, 제 1 응답 신호 및 제 2 응답신호가 모두 검출되면, 그 중 하나를 선택하여 이 선택된 코일을 통해 무선 전력 신호를 출력하는 전송 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예의 일태양에 의하면, 상기 전송 제어부는, 상기 제 1 응답 신호 및 제 2 응답신호에 각각 포함되어 있는 제 1 정류 전압 정보 및 제 2 정류 전압 정보를 비교하여 그 크기가 큰 응답신호에 대응하는 코일을 선택할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예의 일태양에 의하면, 상기 제 1 전력 전송 코일 및 제 2 전력 전송 코일이 중첩 배치될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예의 일태양에 의하면, 상기 복수의 코일을 구비하는 무선 전력 전송 장치는, 상기 제 1 전력 전송 코일 및 제 2 코일을 수용하는 오목부를 구비하고, 상기 오목부에는, 상기 제 1 전력 전송 코일과 상기 제 2 전력 전송 코일을 수용하기 위한 단차가 형성되는 코어를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예의 일태양에 의하면, 상기 제 1 전력 전송 코일 및 제 2 전력 전송 코일은 동일한 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예의 일태양에 의하면, 상기 제 1 및 제 2 전력 전송 코일은 타원형 코일일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예의 일태양에 의하면, 상기 제 1 및 제 2 전력 전송 코일은 각각 원형 서브 코일과 원형 서브 코일을 외주에 배치된 사각 서브코일을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예의 일태양에 의하면, 상기 전송 제어부는, 상기 제 1 검출 신호 및 제 2 검출 신호를 주기적으로 교대로 출력할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예의 일태양에 의하면, 상기 제 1 및 제 2 검출 신호는 숏타임 임펄스 신호(short time impulse signal)일 수 있다.

본 발명의 또다른 실시예인, 무선 전력 전송 시스템은, 제 1 전송 코일과 제 2 전송 코일을 포함하는 무선 전력 전송 장치와 수신 코일을 포함하는 무선 전력 수신장치를 포함하는 무선 전력 전송시스템에 있어서, 상기 무선 전력 전송 장치는, 상기 제 1 전력 전송 코일을 통해 제 1 검출 신호를 출력하고, 상기 제 2 코일을 통해 제 2 검출신호를 무선 전력 수신 장치출력하며, 상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 제 1 검출 신호 및 상기 제 2 검출 신호 대한 제 1 응답 신호 및 제 2 응답 신호를 검출하고, 제 1 응답신호 및 제 2응답신호 중 하나만 검출되면, 그 검출되는 응답신호에 대응되는 코일이 선택되고, 제 1 응답 신호 및 제 2 응답신호가 모두 검출되면, 그 중 하나를 선택하여 이 선택된 코일을 통해 무선 전력 신호를 출력하는 전송 제어부를 포함하고, 상기 무선 전력 수신 장치는, 상기 제 1 검출 신호 및 상기 제 2 검출 신호 대한 제 1 응답 신호 및 제 2 응답 신호를 상기 무선 전력 수신 장치로 전송하는 수신 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 또다른 실시예의 일태양에 의하면, 상기 제 1 응답 신호 및 제 2 응답신호에 각각 포함되는 제 1 정류 전압 정보 및 제 2 정류 전압 정보를 생성하기 위한 정류부를 더 포함할 수 있다.

상술한 구성을 가진 본 발명의 일실시예에 따르면, 복수의 전력 전송 코일 중 적합한 하나에 대해서만 전력 신호를 공급함으로써, 무선 전력 전송의 에너지 효율을 높일 수 있다.

또한, 복수의 코일을 중접시키는 경우, 발생하는 중첩영역에 무선 전력 수신 장치가 위치하는 경우, 무선 전력 수신 장치로부터 획득되는 정류 전압의 값을 비교하여 적합한 코일을 선택하여 이에 대해서만 전력 신호를 공급함으로써, 무선 전력 전송의 에너지 효율을 높일 수 있다.

또한, 검출 신호를 주기적으로 반복적으로 전송함으로써, 불의의 상황에서 무선 전력 수신 장치가 이동되더라도 적절한 전송 코일의 스위칭이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 무선 전력 전송 시스템의 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예인, 복수의 코일을 구비하는 무선 전력 전송 장치에서의 전력 전송 코일 선택 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예인 복수의 코일을 구비하는 무선 전력 전송 장치에 사용되는 복수의 코일 구조의 예를 나타내는 도면.
도 4a 및 도 4b는, 본 발명의 일실시예인 복수의 코일을 구비하는 무선 전력 전송 장치에 사용되는 복수의 코일을 수용하는 차폐 코어의 사시도 및 평면도.
도 5는 본 발명의 일실시예인 복수의 코일을 구비하는 무선 전력 전송 장치에서의 전력 전송 코일 선택 제어 방법이 적용되는 경우, 선택되는 코일을 설명하기 위한 사용도.

이하, 본 발명과 관련된 무선 전력 전송 장치에서의 전력 전송 코일 선택 제어 방법 및 및 이를 적용한 무선 전력 전송 장치, 및 이를 적용하는 무선 전력 신호 송수신 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 무선 전력 전송 시스템의 블록 구성도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예인 무선 전력 전송 시스템은, 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)를 포함한다. 즉, 전자기 유도 방식에 의해, 무선 전력 전송 장치(100)가 무선 전력 신호를 무선 전력 수신 장치(200)로 전송되면, 이 전력 신호를 수신한 무선 전력 수신 장치(200)는 상기 무선 전력 신호의 전력으로 배터리를 충전하거나, 무선 전력 수신 장치(200)와 연결된 전자기기에 전원을 공급하게 된다.

이하에서는, 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)의 구성에 대하여 각각 설명하도록 한다.

본 발명의 일시시예인 무선 전력 전송 장치(100)는, 전송 코일(110)과 전송 제어부(120)를 포함한다. 여기서 전송 코일(110)(1차측 코일)은 전력 신호를 전자기 유도 방식으로 전력 수신 장치(200)의 수신 코일(210)에 전송하기 위한 장치로서, 본 실시예에서는 2개의 코일(즉, 제 1 전송 코일(111) 및 제 2 전송 코일(112))이 적용된다. 본 발명은 이에 한정되지 않고, 3개 이상의 복수의 전송 코일이 이용될 수 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에서는 제 1 전송 코일(111)과 제 2 전송코일(112)이 이용된다. 이 제 1 전송 코일(111) 및 제 2 전송 코일(112)의 형태에 대해서는 도 3을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

한편, 상기 제 1 전송 코일(111)과 제 2 전송 코일(112)을 제어하는 전송 제어부(120)는, 도시된 바와 같이, 응답신호 확인부(121), 중앙제어부(122), 스위칭제어부(123), 구동드라이버(124) 및 직렬공진형컨버터(125)를 포함할 수 있다.

상기 응답신호 확인부(121)는 상기 1차측 코일인 전송 코일(110)의 부하변화를 감지하고, 해당 부하변화가 무선 전력 수신 장치(200)에 의한 것인지를 판단할 뿐만 아니라(즉 아이디 확인부로서의 기능을 가짐), 무선 전력 수신 장치(200)로부터 전송된 응답 신호를 필터링하여 처리하는 기능을 수행한다. 여기서 응답신호는 후술하는 검출신호에 대응하여 무선 전력 수신 장치의 2차측 코일인 수신 코일(210)을 통해 전송되는 것으로, 후술하는 정류부(220)에서 측정되는 정류 전압 정보를 포함한다.

상기 중앙 제어부(122)는 상기 응답 신호 확인부(121)의 판단결과를 전송받아 확인하고, 제 1 전송 코일에서 수신되는 응답 신호를 분석하여, 상기 1차측코어부(110)를 통해 무선전력신호를 송출하기 위한 전력 신호를 상기 구동 드라이버(124)로 전송하는 역할을 한다.

그리고, 상기 응답 신호 확인부(121)에서 필터링된 데이터신호를 분석처리하고, 이에 대응하여 구동 드라이버(124)를 제어하게 된다. 또한, 검출 신호 생성하여 전송 코일(110)을 통해 무선 전력 수신 장치(200)로 전송하는 기능을 수행한다.

상기 스위칭제어부(123)는 직렬공진형컨버터(125)와 제1 전송 코일(111) 및 제2 전송 코일(112)의 사이에 스위치의 스위칭동작을 제어하는 것이다.

상기 구동 드라이버(124)는 송출하고자 하는 전력 신호의 세기에 대응하여 직렬공진형컨버터(125)의 동작을 제어하는 것이다.

상기 직렬공진형컨버터(125)는 구동 드라이버(124)의 제어에 의해 송출하고자 하는 전력신호를 발생하기 위한 송출전원을 생성하여 상기 전송 코일(110)로 공급하는 것이다. 다시 말해, 중앙 제어부(122)가 요구되는 전력값을 갖는 전력 신호의 송출을 위한 전력제어신호를 구동 드라이버(124)로 전송하면, 상기 구동 드라이버(124)는 전송된 전력제어신호에 대응하여 직렬공진형컨버터(125)의 동작을 제어하고, 상기 직렬공진형컨버터(125)는 구동 드라이버(124)의 제어에 의하여 요구되는 전력값에 대응하는 송출전원을 전송 코일(110)에 인가함으로써, 요구되는 세기의 무선전력신호가 송출되도록 하는 것이다.

또한, 상기 직렬 공진형 컨버터(125)는 구동 드라이버(124)의 제어에 의해 제 1 전송 코일(111) 및 제 2 전송 코일(112)을 통해 발생되는 각각 제 1 검출 신호 및 제 2 검출 신호를 발생하기 위한 전원을 공급하는 역할을 한다. 제 1 전송 코일(111)과 제 2 전송 코일(112)에서 발생되는 제 1 검출 신호 및 제 2 검출 신호에 따라서 수신되는 제 1 응답신호 및 제 2 응답신호는 상술한 응답신호 확인부(121)에서 처리된다.

그리고, 전력신호를 수신하여 전력을 공급받는 무선 전력 수신 장치(200)는, 상기 송출된 전력 신호에 의해 유도전력을 생성하는 수신 코일(210)과, 유도된 전력을 정류하는 정류부(220) 및 정류된 전력으로 배터리셀을 충전하는 배터리셀모듈(230)을 포함한다.

여기서, 상기 배터리셀모듈(230)에는 과전압 및 과전류방지회로, 온도감지회로 등의 보호회로가 포함되어 구성되며, 특히, 배터리셀의 충전상태 등의 정보를 수집 및 처리하는 충전관리모듈이 포함된다.

이하에서는 상술한 구성을 가지는 무선 전력 전송 시스템에 있어서, 본 발명의 일실시예인 복수의 코일을 구비하는 무선 전력 전송 장치(100)에서의 전력 전송 코일 선택 제어 방법을 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예인, 복수의 코일을 구비하는 무선 전력 전송 장치(100)에서의 전력 전송 코일 선택 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 우선, 제 1 전력 전송 코일 및 제 2 전력 전송 코일이 배치된 무선 전력 전송 장치(100)에서 각각 제 1 검출 신호 및 제 2 검출 신호를 무선 전력 수신 장치(200)로 송신한다(S1, S12). 여기서, 상기 제 1 검출 신호 및 제 2 검출신호는 1초 이하의 주기로 교대로 송신될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 및 제 2 검출 신호는 숏타임 임펄스 신호(short time impulse signal)일 수 있다. 제 1 검출 신호 및 제 2 검출신호를 수신한 무선 전력 수신 장치(200)는 이에 대하여 제 1 응답 신호 및 제 2 응답신호를 무선 전력 전송 장치(100)로 송신한다(S21).이 응답신호를 수신한 무선 전력 수신 장치(200)는 응답신호를 분석하여, 제 1 응답신호 및 제 2 응답신호 중 하나만 검출되면, 그 검출되는 응답신호에 대응되는 코일을 선택하고, 제 1 응답 신호 및 제 2 응답신호가 모두 검출되면, 그 중 하나를 선택하여 이 선택된 코일을 통해 무선 전력 신호를 출력한다(S13). 이 때, 상기 제 1 응답 신호 및 제 2 응답신호에는 제 1 정류 전압 정보와 제 2 정류 전압 정보가 포함되어 있다. 정류 전압 정보는 전력 수신 장치(200)의 정류부(220)에서 측정되는 정보이다. 코일의 선택에 있어서, 제 1 응답 신호 및 제 2 응답신호에 각각 포함되어 있는 제 1 정류 전압 정보 및 제 2 정류 전압 정보를 비교하여 그 크기가 큰 응답신호에 대응하는 코일을 선택한다.

상술한 구성을 가진 본 발명의 일실시예에 따르면, 무선 전력 수신 장치(200)의 이동성을 보장하기 위하여 복수의 전송코일이 배치되는 경우, 무선 전력 수신 장치(200)의 위치에 따라 적절한 전송 코일이 선택될 수 있다.

이하에서는, 상기 복수의 전송 코일에 대한 예를 도 3을 통해 상세하게 설명하도록 한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예인 복수의 코일을 구비하는 무선 전력 전송 장치(100)에 사용되는 복수의 코일 구조의 예를 나타내는 도면이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예인 복수의 코일을 구비하는 무선 전력 전송 장치(100)는 제 1 전송 코일(111)과 제 2 전송 코일(112)이 동일한 형상 및 크기를 가질 수 있으며, 제 1 전송 코일(111)과 제 2 전송 코일(112)은 중첩 영역을 가진다. 도 3a에서 도시된 바와 같이 제 1 전송 코일(111)과 제 2 전송 코일(112)은 타원형 코일일 수 있다.

한편, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 전송 코일(111,112)은 각각은 원형 코일과 사각 코일(각각 제 1 서브 전송 코일(111-1, 112-1) 및 제 2 서브 전송 코일(111-2,112-2))이 결합된 형태일 수 있다. 즉 도시된 바와 같이 제 1 서브 전송 코일(111-1,112-1)인 원형 코일이 내측에 형성되고, 제 2 전송 서브 코일(111-2, 112-2)인 사각 코일이 상기 원형 코일의 외주면에 배치된다.

도 3b와 같은 전송 코일은 원형 코일의 장점인 전력 전송 효율과, 사각 코일의 장점인 이동성을 모두 갖추기 때문에, 전력 수신 장치(200)가 전력을 수신 받지 못하는 영역인 데드존(dead zone)을 줄임과 동시에 전력 전송 효율성을 유지할 수 있다.

이하에서는 도 3a에 사용되는 타원형 코일이 삽입하기 위한 전송측 차폐 코어에 대하여 도 4를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 4a 및 도 4b는, 본 발명의 일실시예인 복수의 코일을 구비하는 무선 전력 전송 장치(100)에 사용되는 복수의 코일을 수용하는 차폐 코어(130)의 사시도 및 평면도이다. 도시된 바와 같이, 차폐 코어(130)는 직사각형 평판형으로 형성되며, 제 1 코일을 삽입하기 위한 제 1 오목부(131)와 제 2 전송 코일(112)을 삽입하기 위한 제 2 오목부(132)가 형성된다. 도시된 바와 같이, 제 1 오목부(131)와 제 2 오목부(132) 사이에는 단차가 형성된다. 그리고, 각 오목부의 측면과 중앙에는 리드선을 삽입하기 위한 홀(131-1, 132-1)이 형성되며, 각 오목부(131,132)의 중앙에는 상기 전송 코일을 고정하기 위한 고정부(131-2, 132-2(돌출부)가 형성된다. 여기서 상기 차폐코어는 비정질 계통의 페라이트 계열, Mn - Zn (50 중량부 : 50 중량부), Ni - Fe (80 중량부 : 20 중량부), 또는 파인메탈(Fine-metal)(Fe - Si- Cu - Nb) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상술한 차폐 코어에 의하여, 제 1 전송 코일(111) 및 제 2 전송 코일(112)로부터 발생되는 자기장에 의하여 무선 전력 전송 장치의 제어부가 훼손되는 것을 방지할 뿐 아니라, 전력 전송 효율을 높일 수 있다.

이하에서는 상술한 구성을 가진 본발명의 일실시예에서, 복수의 전송 코일 중 하나가 선택되는 경우를 도 5를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 5는 본 발명의 일실시예인 복수의 코일을 구비하는 무선 전력 전송 장치(100)에서의 전력 전송 코일 선택 제어 방법이 적용되는 경우, 선택되는 코일을 설명하기 위한 사용도이다.

도시된 바와 같이, 2개의 전송 코일을 구비한 무선 전력 전송 장치(100) 위에 무선 전력 수신 장치(200)가 A 위치에 놓이게 되면, 무선 전력 전송 장치(100)는 제 1 검출신호에 따른 제 1 응답신호만 수신하고, 제 2 응답신호는 수신하지 못한다. 왜냐하면, 제 2 전송 코일(112)에서 출력되는 제 2 검출신호에 따른 제 2 응답신호가 발신되지 않기 때문이다. 따라서, 무선 전력 전송 장치(100)에서 스위칭 제어부는 제 1 전송 코일(111)에서만 전력 신호가 발신되도록 제어한다.

한편, 2개의 전송 코일을 구비한 무선 전력 전송 장치(100) 위에 무선 전력 수신 장치(200)가 C 위치에 놓이게 되면, 무선 전력 전송 장치(100)는 제 2 검출신호에 따른 제 2 응답신호만 수신하고, 제 2 응답신호는 수신하지 못한다. 왜냐하면, 제 1 전송 코일(111)에서 출력되는 제 1 검출신호에 따른 제 1 응답신호가 발신되지 않기 때문이다. 따라서, 무선 전력 전송 장치(100)에서 스위칭 제어부는 제 2 전송 코일(112)에서만 전력 신호가 발신되도록 제어한다.

그런데, 2개의 전송 코일을 구비한 무선 전력 전송 장치(100) 위에 무선 전력 수신 장치(200)가 B(B',B" 포함) 위치에 놓이게 되면, 무선 전력 전송 장치(100)는 제 1 응답신호 및 제 2 응답신호를 모두 수신하게 된다. 제 1 응답 신호 및 제 2 응답신호에는 무선 전력 수신 장치(200)의 정류부(220)에서 측정되는 정류 전압 정보가 포함되어 있다. 중앙제어부는, 이러한 정류 전압 정보를 비교하게 되고, 이에 따라 스위칭 제어부는 정류 전압이 큰 응답신호에 대응하는 코일을 선택하도록 한다.

예를 들면, B'에 무선 전력 수신 장치(200)가 위치하게 되면 제 1 전송 코일(111)이 선택되고, B"에 무선 전력 수신 장치(200)가 위치하게 되면, 제 2 전송 코일(112)이 선택되게 된다.

상술한 구성을 가진 본 발명의 일실시예에 따르면, 복수의 전력 전송 코일 중 적합한 하나에 대해서만 전력 신호를 공급함으로써, 무선 전력 전송의 에너지 효율을 높일 수 있다.

또한, 복수의 코일을 중첩시키는 경우, 발생하는 중첩영역에 무선 전력 수신 장치가 위치하는 경우, 무선 전력 수신 장치로부터 획득되는 정류 전압의 값을 비교하여 적합한 코일을 선택하여 이에 대해서만 전력 신호를 공급함으로써, 무선 전력 전송의 에너지 효율을 높일 수 있다.

또한, 검출 신호를 주기적으로 반복적으로 전송함으로써, 불의의 상황에서 무선 전력 수신 장치가 이동되더라도 적절한 전송 코일의 스위칭이 가능하게 된다.

상기와 같이 설명된 무선 전력 전송 장치에서의 전력 전송 코일 선택 제어 방법 및 및 이를 적용한 무선 전력 전송 장치, 및 이를 적용하는 무선 전력 신호 송수신 시스템은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

100 : 무선 전력 전송 장치
111 : 제 1 전송 코일
112 : 제 2 전송 코일
120 : 전송 제어부
121 : 아이디 확인부
122 : 전력 제어부
123 : 스위칭 제어부
124 : 구동 드라이버
125 : 직렬 공진형 컨버터
200 : 무선 전력 수신 장치
210 : 수신 코일
220 : 정류부
230 : 배터리셀 모듈

Claims (19)

1. 제 1 전력 전송 코일 및 제 2 전력 전송 코일이 배치된 무선 전력 전송 장치에서 각각 제 1 검출 신호 및 제 2 검출 신호를 무선 전력 수신 장치로 출력하는 단계;
   상기 제 1 검출 신호 및 상기 제 2 검출 신호에 대한 상기 무선 전력 수신 장치로부터의 제 1 응답 신호 및 제 2 응답 신호를 검출하는 단계; 및
   제 1 응답신호 및 제 2 응답신호 중 하나만 검출되면, 그 검출되는 응답신호에 대응되는 코일이 선택되고, 제 1 응답 신호 및 제 2 응답신호가 모두 검출되면, 상기 제 1 응답 신호 및 제 2 응답 신호에 각각 포함되어 있는, 상기 무선 전력 수신 장치의 정류부에서 측정된, 정류 전압 정보를 비교하여 그 크기가 큰 응답신호에 대응하는 코일을 선택하여 이 선택된 코일을 통해 무선 전력 신호를 출력하는 단계를 포함하는, 무선 전력 전송 장치에서의 전력 전송 코일 선택 제어 방법.계를 포함하는, 무선 전력 전송 장치에서의 전력 전송 코일 선택 제어 방법.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 전력 전송 코일 및 제 2 전력 전송 코일이 중첩 배치되는, 무선 전력 전송 장치에서의 전력 전송 코일 선택 제어 방법.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 전력 전송 코일 및 제 2 전력 전송 코일은 동일한 형상을 가진, 무선 전력 전송 장치에서의 전력 전송 코일 선택 제어 방법.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 1 전력 전송 코일 및 제 2 전력 전송 코일은 타원형 코일인, 무선 전력 전송 장치에서의 전력 전송 코일 선택 제어 방법.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   제 1 전력 전송 코일 및 제 2 전력 전송 코일이 배치된 무선 전력 전송 장치에서 각각 제 1 검출 신호 및 제 2 검출 신호를 출력하는 단계는,
   상기 제 1 검출 신호 및 제 2 검출 신호를 주기적으로 교대로 출력하는 단계를 포함하는, 무선 전력 전송 장치에서의 전력 전송 코일 선택 제어 방법.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 1 검출 신호 및 제 2 검출 신호를 주기적으로 교대로 출력하는 단계는
   상기 제 1 검출 신호 및 제 2 검출 신호를 1초 이하의 주기로 교대로 출력하는 단계를 포함하는, 무선 전력 전송 장치에서의 전력 전송 코일 선택 제어 방법.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 및 제 2 검출 신호는 숏타임 임펄스 신호(short time impulse signal)인, 무선 전력 전송 장치에서의 전력 전송 코일 선택 제어 방법.
   
9. 제 1 전력 전송 코일;
   제 2 전력 전송 코일; 및
   상기 제 1 전력 전송 코일을 통한 제 1 검출 신호 및 상기 제 2 전력 전송 코일을 통해 제 2 검출신호를 무선 전력 수신 장치로 출력하며, 상기 제 1 검출 신호 및 상기 제 2 검출 신호에 대한 상기 무선 전력 수신 장치로부터의 제 1 응답 신호 및 제 2 응답 신호를 검출하고, 제 1 응답신호 및 제 2 응답신호 중 하나만 검출되면, 그 검출되는 응답신호에 대응되는 코일이 선택되고, 제 1 응답 신호 및 제 2 응답신호가 모두 검출되면, 제 1 응답 신호 및 제 2 응답신호에 각각 포함되어 있는, 상기 무선 전력 수신 장치의 정류부에서 측정된 정류 전압 정보를 비교하여 그 크기가 큰 응답 신호에 대응하는 코일을 선택하고, 이 선택된 코일을 통해 무선 전력 신호를 출력하는 전송 제어부를 포함하는, 복수의 코일을 구비하는 무선 전력 전송 장치.
   
10. 삭제
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 전력 전송 코일 및 제 2 전력 전송 코일이 중첩 배치되는, 복수의 코일을 구비하는 무선 전력 전송 장치.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 전력 전송 코일 및 제 2 코일을 수용하는 오목부를 구비하고, 상기 오목부에는, 상기 제 1 전력 전송 코일과 상기 제 2 전력 전송 코일을 수용하기 위한 단차가 형성되는 코어를 더 포함하는, 복수의 코일을 구비하는 무선 전력 전송 장치.
    
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 전력 전송 코일 및 제 2 전력 전송 코일은 동일한 형상을 가진, 복수의 코일을 구비하는 무선 전력 전송 장치.
    
14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 전력 전송 코일 및 제 2 전력 전송 코일은 타원형인, 복수의 코일을 구비하는 무선 전력 전송 장치.
    
15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 전력 전송 코일은 각각 원형 서브 코일과 원형 서브 코일을 외주에 배치된 사각 서브코일을 포함하는, 복수의 코일을 구비하는 무선 전력 전송 장치.
    
16. 제 11 항에 있어서,
    상기 전송 제어부는,
    상기 제 1 검출 신호 및 제 2 검출 신호를 주기적으로 교대로 출력하는, 복수의 코일을 구비하는 무선 전력 전송 장치.
    
17. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 검출 신호는 숏타임 임펄스 신호(short time impulse signal)인, 복수의 코일을 구비하는 무선 전력 전송 장치.
    
18. 제 1 전력 전송 코일과 제 2 전력 전송 코일을 포함하는 무선 전력 전송 장치와 수신 코일을 포함하는 무선 전력 수신 장치를 포함하는 무선 전력 전송시스템에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 장치는,
    상기 제 1 전력 전송 코일을 통한 제 1 검출 신호 및 상기 제 2 전력 전송 코일을 통한 제 2 검출신호를 무선 전력 수신 장치로 출력하며, 상기 제 1 검출 신호 및 상기 제 2 검출 신호에 대한 상기 무선 전력 수신 장치로부터의 제 1 응답 신호 및 제 2 응답 신호를 검출하고, 제 1 응답신호 및 제 2 응답신호 중 하나만 검출되면, 그 검출되는 응답신호에 대응되는 코일이 선택되고, 제 1 응답 신호 및 제 2 응답신호가 모두 검출되면, 상기 제 1 응답 신호 및 상기 제 2 응답 신호에 각각 포함되어 있는 정류 전압 정보를 비교하여 그 크기가 큰 응답신호에 대응하는 코일을 선택하여 이 선택된 코일을 통해 무선 전력 신호를 출력하는 전송 제어부를 포함하고,
    상기 무선 전력 수신 장치는,
    상기 무선 전력 신호를 수신하는 2차 코일;
    상기 2차 코일에 연결되어서, 상기 무선 전력 신호를 정류하는 정류부;
    상기 정류부로부터 정류된 전력으로 충전되는 배터리 셀; 및
    상기 정류부에서 측정되는 정류 전압 정보를 상기 제 1 응답 신호 및 제 2 응답 신호에 포함시켜 상기 무선 전력 수신 장치로 전송하는 수신 제어부를 포함하는, 무선 전력 전송 시스템.
    
19. 삭제

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