(57)【要約】      （修正有）【課題】分離されたコアを用いて無線充電動作を行う多重コイルを用いた無線充電装置、及びこれを含む無線充電システムを提供する。【解決手段】無線充電装置１は、互いに離隔して配置される複数の平板コア１０、複数の平板コア上に配置される第一コイル２０及び第一コイルと一部が重畳するように、第一コイル上に配置される第二コイル３０、とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線充電装置であって、
互いに離隔して配置される複数の平板コア；
前記複数の平板コア上に配置される第一コイル；及び、
前記第一コイルと一部が重畳するように、前記第一コイル上に配置される第二コイルを備えてなる、無線充電装置。
【請求項２】
前記第一コイルは、各平板コアが形成する領域内で、前記各平板コア上に配置される、請求項１に記載の無線充電装置。
【請求項３】
前記第一コイルは、各平板コアが形成する領域と一部が重畳するように、前記各平板コア上に配置される、請求項１に記載の無線充電装置。
【請求項４】
前記平板コア上に配置されるコイルの総数は、前記平板コア数と同様である、請求項１〜３の何れか一項に記載の無線充電装置。
【請求項５】
前記複数の平板コアは、マトリックス（ｍａｔｒｉｘ）状に互いに離隔して配置される、請求項１〜４の何れか一項に記載の無線充電装置。
【請求項６】
前記第一コイルは、前記複数の平板コア上に互いに離隔して配置される複数のコイルを備えてなる、請求項１〜５の何れか一項に記載の無線充電装置。
【請求項７】
前記第二コイルは、前記平板コア上に複数配置された前記第一コイルのうち、少なくとも１つと一部が重畳するように、前記第一コイル上に配置される、請求項１〜６の何れか一項に記載の無線充電装置。
【請求項８】
前記第二コイルは、前記平板コア上に複数配置された前記あらゆる第一コイルと一部が重畳するように、前記第一コイル上に配置される、請求項１〜６の何れか一項に記載の無線充電装置。
【請求項９】
前記複数の平板コア上には、前記第一コイルと前記第二コイルとの間の高さ段差を補償するための段差補償コアが配置される、請求項１〜８の何れか一項に記載の無線充電装置。
【請求項１０】
無線充電システムであって、
外部電源と連結され、互いに離隔して配置された複数の平板コアと、前記複数の平板コア上に重畳して配置される複数の送信コイルを含む無線充電装置；及び、
受信コイルを含み、前記複数の送信コイルのうち少なくとも１つと、前記受信コイル間の電磁誘導現象によって前記無線充電装置から充電電力を供給されて、内部のバッテリーを充電するバッテリー装置を含んでなる、無線充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分離されたコア上に多重コイルが重畳して形成された無線充電装置と、これを含む無線充電システムに関する。
〔関連技術〕
本発明は、韓国特許出願第１０−２０１８−０１７２１７９号（出願日：２０１８年１２月２８日）に基づくパリ条約４条の優先権主張を伴ったものであり、当該韓国特許出願に開示された内容に基づくものである。参考のために、当該韓国特許出願の明細書及び図面の内容は本願明細書の一部に包摂されるものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にバッテリーは、外部の充電器から電力を供給されて貯蔵し、貯蔵された電力を電子装置の作動のための電源に供給する装置である。
【０００３】
かかるバッテリーを充電する方式の１つとしては、商用電源を供給されて、バッテリーに好適な電圧及び電流に変換し、充電端子を介して該バッテリーに電力を供給する端子供給方式がある。
【０００４】
しかし、このような端子供給方式は、バッテリーの充電端子と商用電源の電源供給端子の電位差によって瞬間放電現象、スパーク、火事等の問題点が発生し得る。これにより、最近は、無線電力伝送を用いた無線充電方式が提案されている。
【０００５】
無線充電方式は、無接点電力伝送装置と無接点電力受信装置によって行われ、両装置間の電磁誘導現象によって無接点電力伝送装置から無接点電力受信装置へ電力が移動する方式である。
【０００６】
ただし、このような無線充電方式によれば、１つの無接点電力伝送装置が単一の無接点電力受信装置にのみ電力を供給することができ、両装置間の磁気結合のために、無接点電力受信装置が無接点電力伝送装置上の特定位置に置かれなければならないため、無接点方式ではあるものの、充電可能な物理的範囲が非常に狭いという短所がある。
【０００７】
後者の問題点を解決するために、先行技術（韓国登録特許１０−０９７６１６３号）のように、充電可能な範囲を拡張させるための技術が提案されている。
【０００８】
先行技術は、無接点電力受信装置が無接点電力伝送装置上で一部移動するとしても、電力を安定して供給するために、無接点電力伝送装置に備えられる１次側コアを異なる２つのコアで構成し、２つのコアを互いに一部が重畳するように複層構から形成することを特徴とする。
【０００９】
ただし、前述した先行技術によれば、コアの重畳による磁場干渉が発生するだけでなく、先行技術によるとしても、１つの無接点電力伝送装置が複数の無接点電力受信装置に電力を同時に供給することができない限界がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、分離されたコアを用いて無線充電動作を行う無線充電装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、分離されたコア上に多重コイルが重畳して形成された無線充電装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、無線充電装置内の複数の送信コイルのいずれか送信コイルとバッテリー装置内の受信コイルの電磁誘導現象を利用して無線充電動作を行う無線充電システムを提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、無線充電装置内のコア数に応じて多重無線充電が可能な無線充電システムを提供することを目的とする。
【００１４】
本発明の目的は、以上に言及した目的に制限されないし、言及していない本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解されるし、本発明の実施形態によってより明らかに理解される。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示した手段及びその組み合わせによって実現できることが分かりやすい。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
〔本発明の一の態様〕
〔１〕  無線充電装置であって、
互いに離隔して配置される複数の平板コア；
前記複数の平板コア上に配置される第一コイル；及び、
前記第一コイルと一部が重畳するように、前記第一コイル上に配置される第二コイルを備えてなる、無線充電装置。
〔２〕  前記第一コイルは、各平板コアが形成する領域内で、前記各平板コア上に配置される、〔１〕に記載の無線充電装置。
〔３〕  前記第一コイルは、各平板コアが形成する領域と一部が重畳するように、前記各平板コア上に配置される、〔１〕に記載の無線充電装置。
〔４〕  前記平板コア上に配置されるコイルの総数は、前記平板コア数と同様である、〔１〕〜〔３〕の何れか一項に記載の無線充電装置。
〔５〕  前記複数の平板コアは、マトリックス（ｍａｔｒｉｘ）状に互いに離隔して配置される、〔１〕〜〔４〕の何れか一項に記載の無線充電装置。
〔６〕  前記第一コイルは、前記複数の平板コア上に互いに離隔して配置される複数のコイルを備えてなる、〔１〕〜〔５〕の何れか一項に記載の無線充電装置。
〔７〕  前記第二コイルは、前記平板コア上に複数配置された前記第一コイルのうち、少なくとも１つと一部が重畳するように、前記第一コイル上に配置される、〔１〕〜〔６〕の何れか一項に記載の無線充電装置。
〔８〕  前記第二コイルは、前記平板コア上に複数配置された前記あらゆる第一コイルと一部が重畳するように、前記第一コイル上に配置される、〔１〕〜〔６〕の何れか一項に記載の無線充電装置。
〔９〕  前記複数の平板コア上には、前記第一コイルと前記第二コイルとの間の高さ段差を補償するための段差補償コアが配置される、〔１〕〜〔８〕の何れか一項に記載の無線充電装置。
〔１０〕  無線充電システムであって、
外部電源と連結され、互いに離隔して配置された複数の平板コアと、前記複数の平板コア上に重畳して配置される複数の送信コイルを含む無線充電装置；及び、
受信コイルを含み、前記複数の送信コイルのうち少なくとも１つと、前記受信コイル間の電磁誘導現象によって前記無線充電装置から充電電力を供給されて、内部のバッテリーを充電するバッテリー装置を含んでなる、無線充電システム。
【００１６】
本発明の無線充電装置は、互いに離隔して配置される複数の平板コアを含むことで、分離されたコアを用いて無線充電動作を行うことができる。
また、本発明の無線充電装置は、複数の平板コア上に配置される第一コイルと、第一コイルと一部が重畳するように、第一コイル上に配置される第二コイルを含むことで、分離されたコア上に多重コイルを重畳して形成することができる。
【００１７】
また、本発明の無線充電システムは、各平板コア上に配置された複数の送信コイルのうち、バッテリー装置の受信コイルと最も近い送信コイルを介して電力を供給することにより、無線充電装置内の複数の送信コイルのいずれか送信コイルとバッテリー装置内の受信コイルの電磁誘導現象を利用して無線充電動作を行うことができる。
【００１８】
また、本発明の無線充電システムは、複数のバッテリー装置が複数の平板コア上にそれぞれ位置するとき、各平板コア上に配置された送信コイルを介して各バッテリー装置に電力を供給することにより、無線充電装置内のコア数に応じて多重無線充電を行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の無線充電装置は、分離されたコアを用いて無線充電動作を行うことにより、いずれかコア上で発生した磁場が他のコアに干渉することを防ぐことができる効果がある。
【００２０】
また、本発明の無線充電装置は、分離されたコア上に多重コイルが重畳して形成されることにより、電磁誘導現象を利用した無線電力伝送を広い範囲にかけて行うことができる効果がある。
【００２１】
また、本発明の無線充電システムは、無線充電装置内の複数の送信コイルのいずれか送信コイルとバッテリー装置内の受信コイルの電磁誘導現象を利用して無線充電動作を行うことにより、無線充電装置の消費電力の減少及び電力伝達の集中度を向上させる効果がある。
【００２２】
また、本発明は、無線充電システムであって、無線充電装置内のコア数に応じてＮ：Ｎ多重無線充電動作を行うことができる効果がある。
【００２３】
上述した効果および本発明の具体的な効果は、以下の発明を実施するための具体的な事項を説明しながら共に記述する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一例による無線充電装置を示した斜視図。
【図２】図１に示した平板コアと、平板コア上に配置されたコイルとを分離して示した上面図。
【図３】図２に示したＡ−Ａ’を矢印方向から視た側面図。
【図４】図２に示したＢ−Ｂ’を矢印方向から視た側面図。
【図５】マトリックス状に離隔して配置された平板コア上にコイルが配置される各例示を示した上面図。
【図６】マトリックス状に離隔して配置された平板コア上にコイルが配置される各例示を示した上面図。
【図７】本発明の一例による９コイルに基づく無線充電装置を示した斜視図。
【図８】図７に示した平板コアと、平板コア上に配置されたコイルとを分離して示した上面図。
【図９】図８に示したＡ−Ａ’を矢印ａ方向から視た側面図。
【図１０】図８に示したＡ−Ａ’を矢印ｂ方向から視た側面図。
【図１１】図８に示したＢ−Ｂ’を矢印方向から視た側面図。
【図１２】図７に示した無線充電装置とバッテリー装置を含む無線充電システムを示した図面。
【図１３】図１２に示した無線充電システムの制御流れを示した図面。
【図１４】１つ以上のバッテリー装置が無線充電装置上に位置したとき、各バッテリー装置に充電電力を供給する方法を説明するための図面。
【図１５】受信コイルがいずれか送信コイル上から他のいずれか送信コイルが位置した方向に移動する様子を示した図面。
【図１６】図１５に示した平板コア間の離隔距離及び受信コイルの移動距離によって他のいずれか送信コイルに誘起される磁場の大きさを示したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
前述した目的、特徴及び長所は、添付の図面を参照して詳細に後述され、これによって本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明の技術的思想を容易に実施することができる。本発明を説明するにおいて、本発明に係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすると判断される場合には詳細な説明を省略する。以下では、添付の図面を参照して、本発明による好ましい実施形態を詳説する。図面における同じ参照符号は、同一又は類似の構成要素を示すことに使われる。
【００２６】
以下における構成要素の「上部（又は下部）」又は構成要素の「上（又は下）」に任意の構成が配置されるということは、任意の構成が上記構成要素の上面（又は下面）に接して配置されるだけでなく、上記構成要素と上記構成要素の上に（又は下に）配置された任意の構成の間に他の構成が介在し得ることを意味する。
【００２７】
また、ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」又は「接続」されると記載された場合、上記構成要素は、互いに直接に連結されるか又は接続され得るが、各構成要素の間に他の構成要素が「介在」するか、各構成要素が他の構成要素を介して「連結」、「結合」又は「接続」され得ると理解しなければならない。
【００２８】
本発明は、分離されたコア上に多重コイルを重畳して形成し、無線充電動作を行う無線充電装置と、これを含む無線充電システムに関する。
【００２９】
先ず、図１〜図１１を参照して、本発明の一実施形態による無線充電装置を具体的に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の一例による無線充電装置を示した斜視図である。
【００３１】
図１を参照すれば、無線充電装置１は、複数の平板コア１０及びコイルが備えられた基板１ａとケース１ｂが結合して内部を密閉する構造を有してもよい。基板１ａには、外部電源を用いて複数のコイルに電流を印加する制御回路が搭載されてもよく、このような回路は、ＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等で構成されてもよい。
【００３２】
平板コア１０は、高い透磁率を有し、割れやすくない成分からなってもよい。より具体的には、平板コア１０は、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、ホウ素（Ｂ）、珪素（Ｓｉ）等の非晶質金属材料及びこれらの組み合わせからなってもよく、シート又は薄膜状を有してもよい。例えば、本発明における平板コア１０は、フェライト（ｆｅｒｒｉｔｅ）コアであってもよい。
【００３３】
これにより、平板コア１０は、後述するコイルで生成される磁場の磁束密度を高くし、磁場の磁路を効率良く形成することができる。
【００３４】
平板コア１０は、複数備えられ、基板１ａ上に互いに離隔して配置されてもよい。より具体的には、複数の平板コア１０は、基板１ａ上で平面方向（ｘ軸又はｙ軸）方向に一定間隔（ｄ）離隔して配置されてもよい。
【００３５】
後述するコイルは、平板コア１０の上部に備えられる平板状コイルであり、時計方向又は反時計方向に巻線されてもよい。このようなコイルは、円形、楕円形又は四角形の形状を有してもよい。コイルの両端部には、前述した制御回路と電気的連結のための連結端子が備えられてもよい。これにより、制御回路は、連結端子を介して各コイルに電流を印加して磁場を発生させることができる。
【００３６】
一方、コイルは、その配置によって第一コイル２０及び第二コイル３０に区分され得る。より具体的には、第一コイル２０は、平板コア１０上に配置されるコイルと定義され、第二コイル３０は、他のコイル上に配置されるコイルと定義されてもよい。
【００３７】
図２は、図１に示した平板コアと、平板コア上に配置されたコイルとを分離して示した上面図である。また、図３は、図２に示したＡ−Ａ’を矢印方向から視た側面図であり、図４は、図２に示したＢ−Ｂ’を矢印方向から視た側面図である。
【００３８】
図１〜図４を参照すれば、第一コイル２０は、複数の平板コア１０上に配置されてもよい。より具体的には、第一コイル２０の一部又は全部は、平板コア１０と接して平板コア１０上に配置されてもよい。
【００３９】
一例において、第一コイル２０は、複数の平板コア１０上に互いに離隔して配置される複数のコイルで構成されてもよい。図１〜図３を例に挙げると、第一コイル２０は、２つのコイルで構成され、２つの平板コア１０上で互いに離隔して配置されてもよい。
【００４０】
例えば、複数の第一コイル２０は、図１〜図３に示したように、各平板コア１０が形成する領域内で平板コア１０上に配置されることで、互いに離隔してもよい。言い換えれば、第一コイル２０の広さは、平板コア１０の広さより小さくてもよく、上面視の第一コイル２０は、平板コア１０が形成する領域内に配置されてもよい。
【００４１】
一方、第二コイル３０は、第一コイル２０と一部が重畳するように、第一コイル２０上に配置されてもよい。より具体的には、第二コイル３０の一部は、第一コイル２０と接して第一コイル２０上に配置されてもよい。
【００４２】
一例において、第二コイル３０は、平板コア１０上に複数配置されたあらゆる第一コイル２０と一部が重畳するように、第一コイル２０上に配置されてもよい。言い換えれば、図１〜図３に示したように、第二コイル３０は、一側の平板コア１０上に配置された第一コイル２０と一部が重畳するとともに、他側の平板コア１０上に配置された第一コイル２０とも一部が重畳するように配置されてもよい。
【００４３】
一方、第一コイル２０上には、第一コイル２０と第二コイル３０が重畳する領域に絶縁シート（ＩＳ）が備えられてもよい。言い換えれば、絶縁シート（ＩＳ）を介して第一コイル２０と接してもよい。
【００４４】
図３及び図４を参照すれば、絶縁シート（ＩＳ）は、第一コイル２０上に備えられて、第一コイル２０と第二コイル３０を絶縁することができる。絶縁シート（ＩＳ）は、第一コイル２０の上部全体に備えられてもよく、図面に示したように、第一コイル２０と第二コイル３０が重畳する領域に限って選択的に備えられてもよい。
【００４５】
基本的にコイルは、絶縁処理されるため、任意のコイルが他のコイルと接触するとしても絶縁性能を維持することができる。ただし、コイルの外部損傷等によって電流漏洩が発生する場合にも、複数のコイルが絶縁シート（ＩＳ）を介して接することにより、コイル間の絶縁が保障される。
【００４６】
図５及び図６は、マトリックス状に離隔して配置された平板コア上にコイルが配置される各例示を示した上面図である。
【００４７】
前述したように、第二コイル３０は、他のコイル上に配置されるコイルと定義されてもよい。ただし、以下では、説明の便宜のため第二コイル３０は、第一コイル２０上に配置されるコイルに、第三コイル４０は、第二コイル３０上に配置されるコイルに、第四コイル５０は、第三コイル４０上に配置されるコイルに説明する。
【００４８】
図５及び図６を参照すれば、複数の平板コア１０は、マトリックス（ｍａｔｒｉｘ）状に互いに離隔して配置されてもよい。言い換えれば、複数の平板コア１０は、基板１ａ上で長方形又は正方形の格子状に互いに離隔して配置されてもよい。このとき、各平板コア１０の離隔距離（ｄ）は、ｘ軸及びｙ軸両方において同様であってもよい。
【００４９】
平板コア１０上に配置されるコイルの総数は、前記平板コア１０数と同様であってもよい。例えば、図５のように、４個の平板コア１０が正方形のマトリックス状に離隔して配置された場合、平板コア１０上に配置されるコイルの総数は、４個であってもよく、図６のように、９個の平板コア１０が正方形のマトリックス状に離隔して配置された場合、平板コア１０上に配置されるコイルの総数は、９個であってもよい。
【００５０】
一方、第一コイル２０は、各平板コア１０が形成する領域と一部が重畳するように、平板コア１０上に配置されてもよい。
【００５１】
図５を例に挙げて説明すると、第一コイル２０は、平板コア１０に直接に接するコイルであり、左下端のコイルであってもよい。このとき、第一コイル２０は、左下端の平板コア１０が形成する領域と一部が重畳するように、平板コア１０上に配置されてもよい。言い換えれば、上面視の第一コイル２０は、左下端の平板コア１０が形成する領域を超えて配置されてもよい。第一コイル２０の広さは、制限しないが、第二コイル３０と重畳しやすく形成されるために各平板コア１０の広さより広くてもよい。
【００５２】
第二コイル３０は、左上端の平板コア１０の上部で第一コイル２０と一部が重畳するように、第一コイル２０上に配置されてもよい。また、第三コイル４０は、右下端の平板コア１０の上部で第二コイル３０と一部が重畳するように、第二コイル３０上に配置されてもよい。最後に、第四コイル５０は、右上端の平板コア１０の上部で第三コイル４０と一部が重畳するように、第三コイル４０上に配置されてもよい。
【００５３】
図６では、正方形の平板コア１０と各平板コア１０の上部に配置されたコイルの位置を座標に示す。例えば、１行３列に配置された平板コア１０は 、[１，３]平板コアに表現して、２行２列に配置されたコイルを [２，２] コイルに表現する。
【００５４】
図５を参照して説明したように、図６に示した各コイルは、各平板コア１０が形成する領域と一部が重畳するように、平板コア１０上に配置されてもよい。図６における第一コイル２０は、平板コア１０に直接に接するコイルであり、 [１，１]、[１，３]、[３，１]、[３，３] コイルであってもよい。
【００５５】
第二コイル３０は、第一コイル２０上に配置されるコイルであり、[２，１]、[２，３] コイルであってもよい。第二コイル３０は、平板コア１０の上部で第一コイル２０と一部が重畳するように、第一コイル２０上に配置されてもよい。より具体的には、[２，１] コイルは、第一コイル２０のうち [１，１]、[３，１] コイルと一部が重畳するように配置されてもよく、[２，３] コイルは、第一コイル２０のうち [１，３]、[３，３] コイルと一部が重畳するように配置されてもよい。
【００５６】
第三コイル４０は、第二コイル３０上に配置されるコイルであり、[２，２] コイルであってもよい。第三コイル４０は、平板コア１０の上部で第二コイル３０と一部が重畳するように、第二コイル３０上に配置されてもよい。より具体的には、[２，２] コイルは、第二コイル３０である [２，１]、[２，３] コイルと一部が重畳するように配置されてもよい。
【００５７】
第四コイル５０は、第三コイル４０上に配置されるコイルであり、[１，２]、[３，２] コイルであってもよい。第四コイル５０は、平板コア１０の上部で第三コイル４０と一部が重畳するように、第三コイル４０上に配置されてもよい。より具体的には、[１，２]、[３，２] コイルは、第三コイル４０である [２，２] コイルとそれぞれ一部が重畳するように、第四コイル５０上に配置されてもよい。
【００５８】
図７は、本発明の一例による９コイルに基づく無線充電装置を示した斜視図であり、図８は、図７に示した平板コアと、平板コア上に配置されたコイルとを分離して示した上面図である。
【００５９】
また、図９は、図８に示したＡ−Ａ’を矢印ａ方向から視た側面図であり、図１０は、図８に示したＡ−Ａ’を矢印ｂ方向から視た側面図で、図１１は、図８に示したＢ−Ｂ’を矢印方向から視た側面図である。
【００６０】
各平板コア１０が形成する領域上に配置されるコイルの総数は、複数であってもよい。より具体的には、いずれか平板コア１０が形成する領域上には、複数の第一コイル２０が配置されてもよく、複数の第二コイル３０が配置されてもよく、少なくとも１つの第一コイル２０と少なくとも１つの第二コイル３０が共に配置されてもよい。
【００６１】
図７を参照すれば、互いに離隔して配置される２つの平板コア１０上には、計９個のコイルが配置されてもよい。２つの第一コイル２０は、各平板コア１０が形成する領域内で各平板コア１０上に配置されてもよく、３つの第二コイル３０は、第一コイル２０と一部が重畳するように、第一コイル２０上に配置されてもよい。
【００６２】
図８を参照して具体的に説明すれば、３つの第二コイル３０のうち左側の第二コイル３０は、左側の第一コイル２０と一部が重畳するように、第一コイル２０上に配置されてもよく、中央の第二コイル３０は、２つの第一コイル２０とそれぞれ重畳するように、第一コイル２０上に配置されてもよく、右側の第二コイル３０は、右側の第一コイル２０と一部が重畳するように、第一コイル２０上に配置されてもよい。
【００６３】
また、２つの第三コイル４０は、第二コイル３０と一部が重畳するように、第二コイル３０上に配置されてもよい。より具体的には、２つの第三コイル４０のうち左側の第三コイル４０は、左側及び中央の第二コイル３０と一部が重畳するように、第二コイル３０上に配置されてもよく、右側の第三コイル４０は、中央及び右側の第二コイル３０と一部が重畳するように、第二コイル３０上に配置されてもよい。
【００６４】
最後に、２つの第四コイル５０は、第三コイル４０と一部が重畳するように、第三コイル４０上に配置されてもよい。より具体的には、２つの第四コイル５０のうち左側の第四コイル５０は、左側の第三コイル４０と一部が重畳するように、第三コイル４０上に配置されてもよく、右側の第四コイル５０は、左側及び右側の第三コイル４０と一部が重畳するように、第三コイル４０上に配置されてもよい。
【００６５】
このように、第二コイル３０は第一コイル２０上に、第三コイル４０は第二コイル３０上に、第四コイル５０は第三コイル４０上に配置されるため、平板コア１０の上部で第一ないし第四コイル５０が形成される高さは、互いに異なってもよい。
【００６６】
これを防ぐため複数の平板コア１０上には、各コイル間の高さ段差を補償するための段差補償コアが配置されてもよい。任意の段差補償コアは、平板コア１０上に配置されてもよく、他の段差補償コア上に配置されてもよい。
【００６７】
図７、図９〜図１１を共に参照すれば、第一コイル２０と第二コイル３０の段差を補償するために、平板コア１０上における第一コイル２０の両側面（ｘ軸方向）には、第１の段差補償コア１０ａが備えられてもよい。また、第二コイル３０と第三コイル４０の段差を補償するために、第１の段差補償コア１０ａ上における第二コイル３０の上部又は下部の一面（ｙ軸方向）には、第２の段差補償コア１０ｂが備えられてもよい。また、第三コイル４０と第四コイル５０の段差を補償するために、第２の段差補償コア１０ｂ上における第三コイル４０の一側面（ｘ軸方向）には、第３の段差補償コア１０ｃが備えられてもよい。
【００６８】
これにより、図１１に示したように、第１の段差補償コア１０ａは、平板コア１０の上面に備えられてもよく、第２の段差補償コア１０ｂは、第１の段差補償コア１０ａの上面に備えられてもよく、第３の段差補償コア１０ｃは、第２の段差補償コア１０ｂの上面に備えられてもよい。
【００６９】
上述したように、各コイルの間には、コイル間の高さ差を補償する段差補償コアが備えられることで、各コイルは、その位置に関係なく同等の水準のインダクタンスを有してもよい。
【００７０】
前述した無線充電装置１は、電磁誘導現象を利用してバッテリーを有する任意の装置を充電するために用いることができる。
【００７１】
以下では、図１２〜図１４を参照して、前述した無線充電装置１を含む無線充電システムを具体的に説明する。
【００７２】
図１２は、図７に示した無線充電装置とバッテリー装置を含む無線充電システムを示した図面であり、図１３は、図１２に示した無線充電システムの制御流れを示した図面である。
【００７３】
図１４は、１つ以上のバッテリー装置が無線充電装置上に位置したとき、各バッテリー装置に充電電力を供給する方法を説明するための図面である。
【００７４】
図１２を参照すれば、本発明の一実施形態による無線充電システム１００は、無線充電装置１とバッテリー装置２を含んでいてもよい。図１２に示した無線充電システム１００は、一実施形態によるものであり、その構成要素が図１２に示した実施形態に限定されるものではなく、必要によって一部の構成要素が付加、変更又は削除されてもよい。
【００７５】
無線充電装置１は、外部電源（Ｖｓ）と連結されて、互いに離隔して配置された複数の平板コアと、複数の平板コア上に重畳して配置される複数の送信コイル（Ｔｃ）を含んでいてもよい。
【００７６】
無線充電装置１は、図１〜図１１を参照して説明した任意の無線充電装置１であってもよい。ただし、以下では、無線充電システム１００を構成する無線充電装置１が図７に示した構造を有すると仮定して説明する。
【００７７】
無線充電装置１は、外部電源（Ｖｓ）と連結されて、駆動電源を供給されてもよい。ここで外部電源（Ｖｓ）は、電圧を供給する任意の電圧源を含んでいてもよい。例えば、外部電源（Ｖｓ）は、家庭で用いる商用電源であってもよい。これにより、無線充電装置１には、外部電源（Ｖｓ）との連結のため別途ケーブル（未図示）をさらに備えてもよい。
【００７８】
バッテリー装置２は、受信コイル（Ｒｃ）を含み、複数の送信コイル（Ｔｃ）のうち少なくとも１つと受信コイル（Ｒｃ）との間の電磁誘導現象によって無線充電装置１から充電電力を供給されて、内部バッテリー２２を充電することができる。
【００７９】
バッテリー装置２は、バッテリー２２と受信コイル（Ｒｃ）及びこれらを制御するＭＣＵ２１を含む任意の装置であってもよく、例えば、スマートフォン、タブレット等のモバイル装置であってもよい。
【００８０】
図１２を参照して電磁誘導現象を簡単に説明すれば、バッテリー装置２が無線充電装置１上に置かれるか、無線充電装置１に近づくことにより、バッテリー装置２内の受信コイル（Ｒｃ）と無線充電装置１内の送信コイル（Ｔｃ）との距離が一定距離未満になってもよい。
【００８１】
このとき、送信コイル（Ｔｃ）と受信コイル（Ｒｃ）との間には磁気結合（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ）が発生し得る。より具体的には、送信コイル（Ｔｃ）に電流が流れると、送信コイル（Ｔｃ）では磁場が発生し得るし、受信コイル（Ｒｃ）には磁場による電流が誘導され得て、誘導された電流は、バッテリー２２を充電することができる。
【００８２】
図１３に示したように、バッテリー装置２は、ＭＣＵ２１、バッテリー２２及び受信コイル（Ｒｃ）を含んでいてもよい。バッテリー２２は、受信コイル（Ｒｃ）と電気的に連結されてもよく、受信コイル（Ｒｃ）に誘導された電流によって充電されてもよい。このとき、ＭＣＵ２１は、コンバータ等の電力変換装置を制御して、誘導された電流をバッテリー２２の要求する電圧に変換することができる。
【００８３】
一方、無線充電装置１は、複数の送信コイル（Ｔｃ）と、各送信コイル（Ｔｃ）に電流を選択的に印加する制御部１１を含んでいてもよい。このような制御部１１は、図１に示した基板１ａに搭載されてもよく、外部電源（Ｖｓ）の変換、送信コイル（Ｔｃ）の制御等のためのＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等を含んでいてもよい。
【００８４】
バッテリー装置２は、複数の送信コイル（Ｔｃ）のうち少なくとも１つから充電電力を供給されて、内部バッテリー２２を充電することができる。言い換えれば、無線充電装置１は、複数の送信コイル（Ｔｃ）のうち一部又は全部の送信コイル（Ｔｃ）に電流を選択的に印加して、バッテリー装置２に充電電力を供給することができる。
【００８５】
図１４を例に挙げて説明すると、無線充電装置１は、その上に置かれたバッテリー装置２の位置に関係なく、９個のあらゆる送信コイル（Ｔｃ）に電流を印加して充電電力を供給することもでき、一行目に位置した５個のコイルに電流を印加して充電電力を供給することもでき、二行目に位置した４個のコイルに電流を印加して充電電力を供給することもできる。
【００８６】
一方、バッテリー装置２は、複数の送信コイル（Ｔｃ）のうち平板コアの位置に応じてグルーピング（ｇｒｏｕｐｉｎｇ）されたいずれか送信コイルグループを介して充電電力を供給されてもよい。言い換えれば、無線充電装置１は、複数の送信コイル（Ｔｃ）のいずれか送信コイルグループに属する送信コイル（Ｔｃ）に電流を選択的に印加して、バッテリー装置２に充電電力を供給することができる。
【００８７】
送信コイルグループは、少なくとも１つの送信コイル（Ｔｃ）を含んでいてもよく、平板コアの位置に応じて区分されてもよい。図１４に示したように、送信コイルグループは、平板コアの位置に応じてＡ及びＢグループに区分されてもよい。より具体的には、Ａ送信コイルグループは、左側平板コア（１０−Ｌ）の位置に対応するＡ１〜Ａ５の送信コイル（Ｔｃ）を含んでいてもよく、Ｂ送信コイルグループは、右側平板コア（１０−Ｒ）の位置に対応するＢ１〜Ｂ４の送信コイル（Ｔｃ）を含んでいてもよい。
【００８８】
バッテリー装置２が左側平板コア（１０−Ｌ）上に位置する場合、無線充電装置１は、Ａ送信コイルグループに含まれたＡ１〜Ａ５の送信コイル（Ｔｃ）に電流を印加して、バッテリー装置２に充電電力を供給することができる。また、バッテリー装置２が右側平板コア（１０−Ｒ）上に位置する場合、無線充電装置１は、Ｂ送信コイルグループに含まれたＢ１〜Ｂ４の送信コイル（Ｔｃ）に電流を印加して、バッテリー装置２に充電電力を供給することができる。
【００８９】
のみならず、２つのバッテリー装置２が左側平板コア（１０−Ｌ）及び右側平板コア（１０−Ｒ）上にそれぞれ位置する場合、無線充電装置１は、Ａ及びＢ送信コイルグループに含まれたあらゆる送信コイル（Ｔｃ）に電流を印加して、バッテリー装置２に充電電力をそれぞれ供給することもできる。
【００９０】
より具体的には、バッテリー装置２は、各平板コア上に配置された複数の送信コイル（Ｔｃ）のうち、受信コイル（Ｒｃ）と最も近いいずれか送信コイルグループ又はいずれか送信コイル（Ｔｃ）から充電電力を供給されてもよい。
【００９１】
このため、無線充電装置１は、バッテリー装置２の位置を感知することができる。より具体的には、無線充電装置１は、複数の送信コイル（Ｔｃ）に互いに重畳しない時間の間、電流を順次に印加して、該電流によって電圧が誘起された受信コイル（Ｒｃ）を介してバッテリー装置２から応答信号を受信し、受信された応答信号の強さを基準強さと比較して、バッテリー装置２の位置を感知することができる。
【００９２】
無線充電装置１は、任意の順序に応じて複数の送信コイル（Ｔｃ）に互いに重畳しない時間の間、電流を順次に印加することができる。例えば、図１４における無線充電装置１は、先にＡ１〜Ａ５に電流を順次に印加することができ、引き続きＢ１〜Ｂ４に電流を順次に印加することができる。
【００９３】
各送信コイル（Ｔｃ）に電流が印加されると、無線充電装置１上に置かれたバッテリー装置２内の受信コイル（Ｒｃ）には、電磁誘導現象によって電圧（電流）が誘起されてもよい。誘起された電圧は、バッテリー装置２内のＭＣＵ２１を駆動し、ＭＣＵ２１は、誘起された電圧の大きさに対応する応答信号を受信コイル（Ｒｃ）を介して無線充電装置１に送信することができる。
【００９４】
無線充電装置１は、いずれか送信コイル（Ｔｃ）に電流が印加される際に受信された応答信号の強さが基準強さ以上であれば、電流が印加されるいずれか送信コイル（Ｔｃ）が位置した平板コア上にバッテリー装置２が位置したものと感知することができる。
【００９５】
また、無線充電装置１は、いずれか送信コイル（Ｔｃ）に電流が印加される際に受信された応答信号の強さが最も強いと、該送信コイル（Ｔｃ）がバッテリー装置２の受信コイル（Ｒｃ）と最も近いと判断することができる。
【００９６】
例えば、図１４におけるバッテリー装置２が左側平板コア（１０−Ｌ）上に位置した場合、Ａ４送信コイル（Ｔｃ）に電流が印加される際に受信された応答信号の強さは、基準強さ以上であり、最も強い。これに基づいて、無線充電装置１の制御部１１は、バッテリー装置２が左側平板コア（１０−Ｌ）上に位置したと判断することができ、左側平板コア（１０−Ｌ）上に配置された複数の送信コイル（Ｔｃ）のうち、Ａ４送信コイル（Ｔｃ）が受信コイル（Ｒｃ）と最も近いと判断することができる。
【００９７】
これにより、無線充電装置１は、Ａ４送信コイル（Ｔｃ）を含むＡ送信コイルグループ又はＡ４送信コイル（Ｔｃ）を充電電力を供給する送信コイル（Ｔｃ）と決定することができる。次いで、無線充電装置１は、決定されたＡ送信コイルグループ又はＡ４送信コイル（Ｔｃ）に電流を選択的に印加して、バッテリー装置２に充電電力を供給することができる。
【００９８】
より具体的には、無線充電装置１は、Ａ送信コイルグループに含まれたＡ１〜Ａ５送信コイル（Ｔｃ）に電流を印加して、バッテリー装置２に充電電力を供給することもでき、Ａ４送信コイル（Ｔｃ）にのみ電流を印加して、バッテリー装置２に充電電力を供給することもできる。
【００９９】
一方、無線充電装置１は、複数のバッテリー装置２が複数の平板コア上にそれぞれ位置すれば、各平板コア上に配置された複数の送信コイル（Ｔｃ）のうち、複数のバッテリー装置２内にそれぞれ備えられた受信コイル（Ｒｃ）と最も近い複数の送信コイル（Ｔｃ）を介して複数のバッテリー装置２に充電電力をそれぞれ供給することができる。
【０１００】
無線充電装置１内の制御部１１は、Ａ１〜Ａ５に電流を順次に印加し、バッテリー装置２から受信された応答信号の強さに応じて、左側平板コア（１０−Ｌ）上にバッテリー装置２が位置したかを感知することができる。また、制御部１１は、Ｂ１〜Ｂ４に電流を順次に印加し、バッテリー装置２から受信された応答信号の強さに応じて、右側平板コア（１０−Ｒ）上にバッテリー装置２が位置したかを感知することができる。
【０１０１】
図１４に示したように、２つのバッテリー装置２が無線充電装置１上に位置する場合、制御部１１は、各バッテリー装置２から提供された応答信号の強さに基づいて、各バッテリー装置２が左側及び右側平板コア（１０−Ｌ、１０−Ｒ）上にそれぞれ位置したものと感知することができる。
【０１０２】
一方、Ａ１〜Ａ５送信コイル（Ｔｃ）のうち、Ａ４送信コイル（Ｔｃ）に電流が印加される際に受信された応答信号の強さが最も強く、Ｂ１〜Ｂ４送信コイル（Ｔｃ）のうち、Ｂ２送信コイル（Ｔｃ）に電流が印加される際に受信された応答信号の強さが最も強くてもよい。
【０１０３】
これにより、無線充電装置１は、Ａ４送信コイル（Ｔｃ）に電流を印加して、左側平板コア（１０−Ｌ）上に位置したバッテリー装置２に充電電力を供給することができ、Ｂ２送信コイル（Ｔｃ）に電流を印加して、右側平板コア（１０−Ｒ）上に位置したバッテリー装置２に充電電力を供給することができる。
【０１０４】
上述したように、本発明の無線充電装置１は、分離されたコア上に多重コイルが重畳して形成されることにより、電磁誘導現象を利用した無線電力伝送を広い範囲にかけて行うことができる。
【０１０５】
例えば、使用者がバッテリー装置２を無線充電装置１上の正確な位置に置かないとしても、無線充電装置１は、重畳した多重コイルのうち少なくとも１つを介してバッテリー装置２に電力を供給することができるため、重畳した多重コイルが形成する広い範囲で無線充電動作を行うことができる。
【０１０６】
また、本発明の無線充電システム１００は、無線充電装置１内の複数の送信コイル（Ｔｃ）のいずれか送信コイル（Ｔｃ）とバッテリー装置２内の受信コイル（Ｒｃ）の電磁誘導現象を利用して無線充電動作を行うことにより、無線充電装置１の消費電力の減少及び電力伝達の集中度を向上させることができる。
【０１０７】
言い換えれば、本発明の無線充電システム１００は、バッテリー装置２の位置に応じて、最適の位置で磁気結合するいずれか送信コイル（Ｔｃ）を介してのみ電力を伝達することにより、電力伝達の効率を向上させることができ、複数の送信コイル（Ｔｃ）のうち、単一の送信コイル（Ｔｃ）のみに電流を印加することで、消費電力を減少させることができる。
【０１０８】
また、本発明は、無線充電システム１００であって、無線充電装置１内のコア数に応じてＮ：Ｎ多重無線充電動作を行うことができる。言い換えれば、本発明の無線充電システム１００は、平板コア数に対応するバッテリー装置２を同時に無線充電することができる。
【０１０９】
例えば、前述したように、無線充電装置１が図７に示した構造である場合、左側及び右側平板コア（１０−Ｒ）に対応する二台のバッテリー装置２を充電することができる。のみならず、無線充電装置１の構造が図５及び図６のように構成された場合、無線充電システム１００は、平板コア数に対応する４台及び９台のバッテリー装置２をそれぞれ充電することができる。
【０１１０】
また、本発明の無線充電装置１は、分離されたコアを用いて無線充電動作を行うことにより、いずれかコア上で発生した磁場が他のコアに干渉することを防ぐことができる。
【０１１１】
より具体的には、図１５及び図１６を参照して前述した無線充電装置１及びこれを含む無線充電システム１００において、平板コアの離隔距離（ｄ）によるコイル間の磁場の強さの変化を説明する。
【０１１２】
図１５は、受信コイルがいずれか送信コイル上から他のいずれか送信コイルが位置した方向に移動する様子を示した図面であり、図１６は、図１５に示した平板コア間の離隔距離及び受信コイルの移動距離に応じて、他のいずれか送信コイルに誘起される磁場の大きさを示したグラフである。
【０１１３】
図１５及び図１６におけるシミュレーションの対象は、図７に示した無線充電装置１であり、シミュレーションの変数は、両平板コア間の離隔距離（ｄ）であってもよい。また、シミュレーションの条件は、第一受信コイル（Ｒｃ１）が第一送信コイル（Ｔｃ１）と位置的に完全に磁気結合した状態で、第一受信コイル（Ｒｃ１）の右側方向（第二送信コイル（Ｔｃ２）が位置した方向）に移動する第二受信コイル（Ｒｃ２）の位置で感知される磁場の強さであってもよい。
【０１１４】
図１６に示したように、第二受信コイル（Ｒｃ２）が第二送信コイル（Ｔｃ２）の方向に移動することにより、第二受信コイル（Ｒｃ２）に受信される磁場の強さは、減少し得る。このとき、磁場の減少量は、平板コア間の離隔距離（ｄ）が増加するにつれて大きくなり得る。特に、各平板コアを２ｍｍ位のみ離隔させても、第二受信コイル（Ｒｃ２）に受信される磁場の強さが著しく減少することを確認することができる。
【０１１５】
前述した本発明は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者にとって本発明の技術的思想を脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であるため、前述した実施形態及び添付の図面によって限定されるものではない。
【図１】
2020110037.tif 000003
【図２】
2020110037.tif 000004
【図３】
2020110037.tif 000005
【図４】
2020110037.tif 000006
【図５】
2020110037.tif 000007
【図６】
2020110037.tif 000008
【図７】
2020110037.tif 000009
【図８】
2020110037.tif 000010
【図９】
2020110037.tif 000011
【図１０】
2020110037.tif 000012
【図１１】
2020110037.tif 000013
【図１２】
2020110037.tif 000014
【図１３】
2020110037.tif 000015
【図１４】
2020110037.tif 000016
【図１５】
2020110037.tif 000017
【図１６】
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