(57)【要約】【課題】本発明は、無線電力送信装置と無線電力受信装置との結合状態によって電力転送効率を最大化させることができる無線電力送信装置及びその電力制御方法を提供するためのものである。【解決手段】本発明の一実施形態に従う無線電力受信装置を通じて負荷に電力を転送する無線電力送信装置は、無線電力送信装置に交流電力を供給する給電装置及び交流電力を共振を用いて無線電力受信装置に備えられた受信コイルに送信する送信コイルを含み、無線電力送信装置は送信コイルと受信コイルとの結合状態に基づいて無線電力受信装置に転送する送信電力を制御する。【選択図】図１
2014068529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線電力受信装置を通じて負荷に電力を転送する無線電力送信装置であって、
前記無線電力送信装置に交流電力を供給する給電装置と、
前記交流電力を、共振を用いて前記無線電力受信装置に備えられた受信コイルに送信する送信コイルと、を含み、
前記無線電力送信装置は、
前記送信コイルと前記受信コイルとの結合状態に基づいて前記無線電力受信装置に転送する送信電力を制御することを特徴とする、無線電力送信装置。
【請求項２】
前記無線電力送信装置は、
前記結合状態に対応して前記負荷が受信しなければならない第１受信電力を決定し、決定された第１受信電力が前記負荷に伝えられるように前記送信電力を制御することを特徴とする、請求項１に記載の無線電力送信装置。
【請求項３】
前記無線電力送信装置は、前記負荷が現在受信している第２受信電力を確認し、前記第２受信電力が前記第１受信電力と異なる場合、前記第１受信電力が前記負荷に伝えられるように前記送信電力を制御することを特徴とする、請求項２に記載の無線電力送信装置。
【請求項４】
前記結合状態は、前記送信コイルと前記受信コイルとの間の結合係数であり、
前記無線電力送信装置は、前記結合係数を検出して前記第２受信電力を確認することを特徴とする、請求項３に記載の無線電力送信装置。
【請求項５】
前記無線電力送信装置は、前記無線電力受信装置と帯域内又は帯域外通信を通じて前記第２受信電力を確認することを特徴とする、請求項４に記載の無線電力送信装置。
【請求項６】
前記無線電力送信装置と前記無線電力受信装置との間の結合状態を検出する検出部を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線電力送信装置。
【請求項７】
前記結合状態は、前記送信コイルと前記受信コイルとの間の結合係数であり、
前記検出部は、前記給電装置から前記無線電力送信装置を見た入力インピーダンスを測定して、測定された入力インピーダンスに基づいて前記結合係数を検出することを特徴とする、請求項６に記載の無線電力送信装置。
【請求項８】
前記検出部は、前記無線電力受信装置の出力インピーダンスを固定させた後、前記無線電力送信装置の入力インピーダンスを測定して前記結合状態を検出することを特徴とする、請求項７に記載の無線電力送信装置。
【請求項９】
前記結合係数と前記送信電力とを対応させて記憶する記憶部を更に含み、
前記無線電力送信装置は、前記検出された結合係数に対応する前記送信電力を検索して、検索された送信電力を前記無線電力受信装置に転送するようにしたことを特徴とする、請求項７に記載の無線電力送信装置。
【請求項１０】
前記給電装置は給電装置から直流電力の供給を受けて交流電力を出力し、
前記無線電力送信装置は、前記給電装置から出力される交流電力を調節して前記送信電力を制御することを特徴とする、請求項１に記載の無線電力送信装置。
【請求項１１】
前記給電装置は、電力線通信を用いて前記給電装置から出力される直流電力を制御するための電力制御信号を転送することを特徴とする、請求項１０に記載の無線電力送信装置。
【請求項１２】
前記給電装置は、給電装置から直流電力を受信して交流電力を生成する交流電力生成部を含み、
前記無線電力送信装置は、前記交流電力生成部に入力されるか、又は前記交流電力生成部から出力される電流の強さに基づいて前記結合状態を確認し、確認された結合状態によって前記送信電力を制御することを特徴とする、請求項１に記載の無線電力送信装置。
【請求項１３】
無線電力受信装置を通じて負荷に電力を転送する無線電力送信装置の電力制御方法であって、
前記無線電力送信装置と前記無線電力受信装置との間の結合状態を検出するステップと、
前記検出された結合状態に基づいて送信電力を調節するステップと、
前記調節された送信電力を、共振を用いて前記負荷に転送するステップと、
を含むことを特徴とする、無線電力送信装置の電力制御方法。
【請求項１４】
前記送信電力を調節するステップは、
前記検出された結合状態に対応して前記負荷が受信しなければならない第１受信電力を決定するステップと、
前記決定された第１受信電力が前記負荷に伝えられるように前記送信電力を調節するステップと、
を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の無線電力送信装置の電力制御方法。
【請求項１５】
前記決定された第１受信電力が前記負荷に伝えられるように前記送信電力を調節するステップは、
前記負荷が現在受信している第２受信電力を確認するステップと、
前記第１受信電力と前記第２受信電力とを比較するステップと、
比較の結果、前記第１受信電力と前記第２受信電力とが異なる場合、前記第１受信電力が前記負荷に伝えられるように前記送信電力を調節するステップと、
を含むことを特徴とする、請求項１４に記載の無線電力送信装置の電力制御方法。
【請求項１６】
前記負荷が現在受信している第２受信電力を確認するステップは、前記無線電力受信装置と帯域内又は帯域外通信を通じて前記第２受信電力を確認するステップを含むことを特徴とする、請求項１５に記載の無線電力送信装置の電力制御方法。
【請求項１７】
前記負荷が現在受信している第２受信電力を確認するステップは、前記給電装置の内部に流れる電流の強さを測定して前記第２受信電力を確認するステップを含むことを特徴とする、請求項１５に記載の無線電力送信装置の電力制御方法。
【請求項１８】
前記結合状態を検出するステップは、前記無線電力送信装置の送信コイルと前記無線電力受信装置の受信コイルとの間の結合係数を検出するステップを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の無線電力送信装置の電力制御方法。
【請求項１９】
前記送信電力を調節するステップは、前記結合係数とこれに対応する送信電力が記憶された記憶部を検索して前記送信電力を決定するステップを含むことを特徴とする、請求項１８に記載の無線電力送信装置の電力制御方法。
【請求項２０】
前記結合状態を検出するステップは、前記無線電力送信装置の入力インピーダンスを用いて前記結合状態を検出するステップを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の無線電力送信装置の電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線電力転送技術に関し、より詳しくは、無線電力送信装置と無線電力受信装置との間の結合状態によって送信電力を制御して電力転送効率を極大化させることができる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線で電気エネルギーを所望の機器に伝達する無線電力転送技術は、既に１８００年代に電磁気誘導原理を用いた電気モータ又は変圧器で使われ始め、その後には無線波やレーザのような電磁波を放射して電気エネルギーを転送する方法も試された。私達がよく使用する電動歯ブラシ又は一部の無線カミソリも実際には電磁気誘導原理によって充電される。電磁気誘導は、導体の周辺で磁場を変化させたときに電圧が誘導されて電流が流れる現象をいう。電磁気誘導方式は、小型機器を中心に商用化が早く進行しているが、電力の転送距離が短いという問題がある。
【０００３】
現在まで、無線方式によるエネルギー伝達方式は、電磁気誘導の以外に磁気共振及び短波長無線周波数を用いた遠距離送信技術などがあった。
【０００４】
最近、このような無線電力転送技術のうち、共振を用いたエネルギー伝達方式が多く使われている。
【０００５】
しかしながら、既存の共振を用いたエネルギー伝達方式は、無線電力送信装置と無線電力受信装置との結合状態によって電力転送効率が変わることがある。
【０００６】
したがって、無線電力送信装置と無線電力受信装置との結合状態を反映して電力転送効率を極大化させることができる方法が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、無線電力送信装置と無線電力受信装置との結合状態によって電力転送効率を最大化させることができる方法の提供を目的とする。
【０００８】
本発明は、無線電力送信装置と無線電力受信装置との結合係数を検出して、検出された結合係数によって送信電力を制御することができる方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態に従う無線電力受信装置を通じて負荷に電力を転送する無線電力送信装置は、前記無線電力送信装置に交流電力を供給する電力供給装置及び前記交流電力を、共振を用いて無線電力受信装置に備えられた受信コイルに送信する送信コイルを含み、無線電力送信装置は送信コイルと受信コイルとの結合状態に基づいて無線電力受信装置に転送する送信電力を制御することができる。
【００１０】
無線電力受信装置を通じて負荷に電力を転送する無線電力送信装置の電力制御方法は、無線電力送信装置と無線電力受信装置との間の結合状態を検出するステップ、検出された結合状態に基づいて送信電力を調節するステップ、及び調節された送信電力を、共振を用いて負荷に転送するステップを含むことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施形態によれば、無線電力送信装置と無線電力受信装置との結合状態によって送信電力を制御して電力転送効率を最大化させる方法を提供することができる。
【００１２】
本発明は、無線電力送信装置と無線電力受信装置との結合係数を検出して、検出された結合係数に基づいて最適の受信電力を決定し、決定された受信電力によって送信電力を制御して電力転送効率を最大化することができる。
【００１３】
一方、その他の多様な効果は、後述する本発明の実施形態に従う詳細な説明において、直接的又は暗示的に開示される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に従う無線電力転送システムの構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に従う無線電力転送システムの等価回路図である。
【図３】本発明の一実施形態に従う電力制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】最大電力転送効率を満たすための結合係数と負荷インピーダンスとの関係を示す図である。
【図５】負荷がバッテリの場合、最大電力転送効率を満たすための結合係数と負荷インピーダンスとの関係の例を示す図である。
【図６】負荷がバッテリの場合、バッテリに印加される電圧に対する電流の関係を示す図である。
【図７】負荷がバッテリの場合、バッテリに印加される電力量と負荷インピーダンスとの関係を示す図である。
【図８】負荷がバッテリの場合、最大電力転送効率を満たすための結合係数と負荷の受信電力との関係を示す図である。
【図９】本発明の更に他の実施形態に従う無線電力転送システムの構成図である。
【図１０】本発明の更に他の実施形態に従う電力制御方法を説明するためのラダーダイヤグラムである。
【図１１】本発明の更に他の実施形態に従う電力制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図１２】第１出力電圧が交流電力生成部に印加されたときの、測定される電流値、結合係数、第２出力電圧、適正電流範囲を対応させたルックアップテーブルを説明するための図である。
【図１３】本発明の更に他の実施形態に従う結合係数の検出方法を説明するためのフローチャートである。
【図１４】出力インピーダンスを変更させるためにスイッチを開放させた場合を説明するための図である。
【図１５】出力インピーダンスを変更させるためにスイッチを短絡させた場合を説明するための図である。
【図１６】本発明の更に他の実施形態に従う電力制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図１７】図１６の実施形態に従う電力制御方法に使われるルックアップテーブルを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施形態に対して本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。
【００１６】
本発明において、電磁気誘導により電力を転送する方式はＱ値が相対的に低く、密着した結合（tightly coupling）方式を意味し、共振により電力を転送する方式はＱ値が相対的に高く、緩い結合（loosely coupling）方式を意味する。
【００１７】
一実施形態において、密着した結合方式で電力転送に使用する周波数帯域は１００乃至３００ｋHzの範囲を有することができ、緩い結合方式で電力転送に使用する周波数帯域は６．７８MHZ又は１３．５６MHzのうち、いずれか１つでありうる。しかしながら、この数値は例示に過ぎない。
【００１８】
また、本発明で共振を用いて電力を送信する緩い結合方式は、直接結合方式及び誘導結合方式を含むことができる。
【００１９】
直接結合方式は、後述する無線電力送信装置及び無線電力受信装置が各々１つの共振コイルを用いて直接電力を転送する方式であり、誘導結合方式は、無線電力送信装置が２つの送信コイルを通じて２つの受信コイルが備えられた無線電力受信装置に電力を転送する方式である。
【００２０】
図１は本発明の一実施形態に従う無線電力転送システム１０の構成図であり、図２は本発明の一実施形態に従う無線電力転送システム１０の等価回路図である。
【００２１】
図１を参照すると、無線電力転送システム１０は、給電装置１００、無線電力送信装置２００、無線電力受信装置３００、及び負荷４００を含むことができる。
【００２２】
一実施形態において、給電装置１００は図１のように無線電力送信装置２００と別途に備えることができ、無線電力送信装置２００に含むこともできる。
【００２３】
図１を参考すると、給電装置１００は、給電部１１０、スイッチ１２０、直流−直流変換器１３０、電力転送状態感知部１４０、発振器１５０、交流電力生成部１６０、記憶部１７０、及び制御部１８０を含むことができる。
【００２４】
給電部１１０は、給電装置１００の各構成要素に直流電源を供給することができる。給電部１１０は、給電装置１００と別途に備えることもできる。
【００２５】
一実施形態において、無線電力送信装置２００は共振を用いて無線電力受信装置３００に電力を転送することができ、無線電力送信装置２００の送信コイルは後述する送信誘導コイル部２１１及び送信共振コイル部２１２を含んで誘導結合方式により具現することができ、１つの送信誘導コイル部２１１のみで構成されて直接結合方式により具現することもできる。スイッチ１２０は、給電部１１０と直流−直流変換器１３０とを接続又は分離することができる。スイッチ１２０は、制御部１８０の開放信号又は短絡信号によって開放又は短絡できる。一実施形態において、スイッチ１２０は無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の電力転送状態に応じて、制御部１８０の動作によって開放又は短絡できる。
【００２６】
直流−直流変換器（DC-DC converter）１３０は、給電部１１０から供給を受けた直流電圧を用いて所定の電圧値を有する直流電圧に変換して出力することができる。
【００２７】
直流−直流変換器１３０は、給電部１１０から出力された直流電圧を交流電圧に変換した後、変換された交流電圧を昇圧又は降圧し、整流して所定の電圧値を有する直流電圧を出力することができる。
【００２８】
直流−直流変換器１３０には、スイッチングレギュレータ又はリニアレギュレータが使用できる。
【００２９】
リニアレギュレータは、入力電圧を受けて必要なだけ出力電圧を送り出して、残りの電圧は熱にて放出する変換器である。
【００３０】
スイッチングレギュレータは、パルス幅変調（ＰＷＭ）を用いて出力電圧を調節することができる変換器である。
【００３１】
電力転送状態感知部１４０は、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の電力転送状態を感知することができる。一実施形態において、電力転送状態感知部１４０は電力転送状態を感知して、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の結合状態を感知することができる。ここで、結合状態は無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の離れた距離、位置のうち、少なくとも１つに対する状態を表すことができる。
【００３２】
一実施形態において、電力転送状態感知部１４０は給電装置１００の内部に流れる電流を通じて電力転送状態を感知することができ、このために電流センサが使用できる。電流センサは給電装置１００の内部に流れる電流を測定することができ、測定された電流を通じて無線電力送信装置２００と無線電力受信装置との間の結合状態が把握できる。結合状態は、無線電力送信装置２００の送信共振コイル部２１２と無線電力受信装置３００の受信共振コイル部３１１との間の結合係数として表すことができる。
【００３３】
一実施形態において、電力転送状態感知部１４０は直流−直流変換器１３０から出力された直流電圧が交流電力生成部１６０に印加されたとき、流れる電流の強さを測定することができるが、これに限定される必要はなく、交流電力生成部１６０から出力される電流の強さを測定することもできる。
【００３４】
一実施形態において、電力転送状態感知部１４０は変流器（ＣＴ:Current Transformer）が使用できる。一実施形態において、交流電力生成部１６０に印加される電流の強さは、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間に近接している近接距離を知ることに使用できる。一実施形態において、交流電力生成部１６０に印加される電流の強さは、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の結合状態を表す尺度にすることができる。電力転送状態感知部１４０は、感知された電流の強さに対する信号を制御部１８０に伝達することができる。
【００３５】
図１において、電力転送状態感知部１４０は制御部１８０と別途の構成要素として図示されているが、制御部１８０の中に含むこともできる。
【００３６】
発振器１５０は、所定の周波数を有する交流信号を生成して交流電力生成部１６０に印加することができる。
【００３７】
交流電力生成部１６０は、直流−直流変換器１３０から伝達を受けた直流電圧及び交流信号を用いて交流電力を生成することができる。
【００３８】
交流電力生成部１６０は、発振器１５０で生成された交流信号を増幅することができる。交流信号の増幅量は、直流−直流変換器１３０を通じて印加される直流電圧のサイズによって変更できる。
【００３９】
一実施形態において、交流電力生成部１６０はプッシュプルタイプのデュアルＭＯＳＦＥＴが使用できる。
【００４０】
制御部１８０は、給電装置１００の全般的な動作を制御することができる。
【００４１】
制御部１８０は予め定まった直流電圧が交流電力生成部１６０に印加されるように直流−直流変換器１３０を制御することができる。
【００４２】
制御部１８０は、電力転送状態感知部１４０から直流−直流変換器１３０から出力された直流電圧が交流電力生成部１６０に印加されたとき、流れる電流の強さに対する信号を受信し、受信された電流の強さに対する信号を用いて直流−直流変換器１３０から出力される直流電圧及び発振器１５０から出力する交流信号の周波数のうち、少なくとも１つ以上を調節することができる。
【００４３】
制御部１８０は、交流電力生成部１６０に印加される電流の強さに対する信号を電力転送状態感知部１４０から受信して、無線電力受信装置３００の存否を判断することができる。すなわち、制御部１８０は交流電力生成部１６０に印加される電流の強さを用いて無線電力送信装置２００から電力を受信することができる無線電力受信装置３００の存否を確認することができる。
【００４４】
制御部１８０は、所定の周波数を有する交流信号を生成するように発振器１５０を制御することができる。所定の周波数は、共振を用いて電力転送がなされる場合、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との共振周波数を意味することができる。
【００４５】
記憶部１７０は、交流電力生成部１６０に印加される電流の強さ、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との結合係数、及び直流−直流変換器１３０から出力する直流電圧を対応させて記憶することができる。すなわち、記憶部１７０には上記の３つの値がルックアップテーブルの形態で記憶される。
【００４６】
制御部１８０は、交流電力生成部１６０に印加される電流の強さと対応する結合係数、直流−直流変換器１３０から出力する直流電圧を記憶部１７０で検索し、検索された直流電圧を出力するように直流−直流変換器１３０を制御することができる。
【００４７】
無線電力送信装置２００は、交流電力生成部１６０から交流電力の供給を受ける。
【００４８】
無線電力送信装置２００が誘導結合方式によって具現される場合、無線電力送信装置２００は、後述する図２に図示された送信部２１０の構成である送信誘導コイル部２１１及び送信共振コイル部２１２を含むことができる。
【００４９】
無線電力送信装置２００が直接結合によって具現される場合、無線電力送信装置２００は、後述する図２に図示された送信部２１０の構成のうち、送信誘導コイル部２１１のみを含むことができる。
【００５０】
送信共振コイル部２１２は、送信誘導コイル部２１１から受信した交流電力を、共振を用いて無線電力受信装置３００に転送することができる。この際、無線電力受信装置３００は図２に図示された受信共振コイル３１０及び受信誘導コイル３２０を含むことができる。
【００５１】
次に、図２を参照すると、無線電力転送システム１０は、給電装置１００、無線電力送信装置２００、無線電力受信装置３００、及び負荷４００を含むことができる。
【００５２】
給電装置１００は、図１で説明した構成要素をすべて含み、その構成要素の機能も図１で説明した内容を本質的に含む。
【００５３】
無線電力送信装置２００は、送信部２１０、及び検出部２２０を含むことができる。
【００５４】
送信部２１０は、送信誘導コイル部２１１、及び送信共振コイル部２１２を含むことができる。
【００５５】
給電装置１００で生成された交流電力は無線電力送信装置２００に伝えられ、無線電力送信装置２００と共振をなす無線電力受信装置３００に伝えられる。無線電力受信装置３００に伝えられた電力は整流部３２０を経て負荷４００に伝えられる。
【００５６】
負荷４００は、蓄電池又はその他の電力を必要とする任意の装置を意味することができ、本発明の実施形態では負荷４００の負荷抵抗をＲＬとして表す。一実施形態において、負荷４００は無線電力受信装置３００に含むこともできる。
【００５７】
給電装置１００は、所定の周波数を有する交流電力を無線電力送信装置２００に供給することができる。給電装置１００は、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の共振時の共振周波数を有する交流電力を提供することができる。
【００５８】
送信部２１０は、送信誘導コイル部２１１及び送信共振コイル部２１２から構成できる。
【００５９】
送信誘導コイル部２１１は給電装置１００と接続され、給電装置１００から提供を受けた電力によって交流電流が流れる。送信誘導コイル部２１１に交流電流が流れたとき、電磁気誘導によって物理的に離隔している送信共振コイル部２１２にも交流電流が誘導されて流れる。送信共振コイル部２１２に伝えられた電力は、共振によって無線電力送信装置２００と共振回路をなす無線電力受信装置３００に伝えられる。
【００６０】
インピーダンスが整合された２つのＬＣ回路の間は、共振によって電力が転送できる。このような共振による電力転送は、送信共振コイル部２１２と受信共振コイル部３１１とが緩く結合されており、一般的な電磁気誘導による密着した結合の場合より遠い距離まで電力伝達が可能である。これによって、無線電力送信装置２００及び無線電力受信装置３００がより高い配置自由度を有し、高い効率で電力伝達が可能である。
【００６１】
無線電力送信装置２００の送信共振コイル部２１２は、磁場を通じて無線電力受信装置３００の受信共振コイル部３１１に電力を転送することができる。
【００６２】
具体的には、送信共振コイル部２１２及び受信共振コイル部３１１は共振周波数で動作するように磁気的に緩く結合されている。
【００６３】
送信共振コイル部２１２と受信共振コイル部３１１との緩い結合によって、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の電力転送の効率は格段に向上する。
【００６４】
送信誘導コイル部２１１は、送信誘導コイル（Ｌ１）とコンデンサ（Ｃ１）を含むことができる。ここで、コンデンサ（Ｃ１）の電気容量は共振周波数で動作するように調節された値である。
【００６５】
コンデンサ（Ｃ１）の一端は給電装置１００の一端に接続され、コンデンサ（Ｃ１）の他端は送信誘導コイル（Ｌ１）の一端に接続される。送信誘導コイル（Ｌ１）の他端は給電装置１００の他端に接続される。
【００６６】
送信共振コイル部２１２は、送信共振コイル（Ｌ２）、コンデンサ（Ｃ２）、及び抵抗（Ｒ２）を含む。送信共振コイル（Ｌ２）は、コンデンサ（Ｃ２）の一端に接続された一端と、抵抗（Ｒ２）の一端に接続された他端とを含む。抵抗（Ｒ２）の他端はコンデンサ（Ｃ２）の他端に接続される。Ｒ２は送信共振コイル（Ｌ２）で電力損失により発生する量を抵抗として表したものである。コンデンサ（Ｃ２）の電気容量は共振周波数で動作するように調節された値である。
【００６７】
検出部２２０は、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の結合状態を検出することができる。一実施形態において、結合状態は送信共振コイル部２１２と受信共振コイル部３１１との間の結合係数を通じて把握できる。ここで、検出部２２０は入力インピーダンスを測定して結合係数を検出することができる。これに対しては後述する。
【００６８】
無線電力受信装置３００は、受信部３１０及び整流部３２０を含むことができる。
【００６９】
無線電力受信装置３００は、携帯電話、マウス、ノートブック、ＭＰ３プレーヤなどの電子機器に内蔵できる。
【００７０】
受信部３１０は、受信共振コイル部３１１及び受信誘導コイル部３１２を含むことができる。
【００７１】
受信共振コイル部３１１は、受信共振コイル（Ｌ３）、コンデンサ（Ｃ３）、及び抵抗（Ｒ３）を含む。受信共振コイル（Ｌ３）は、コンデンサ（Ｃ３）の一端に接続された一端及び抵抗（Ｒ３）の一端に接続された他端を含む。抵抗（Ｒ３）の他端はコンデンサ（Ｃ２）の他端に接続される。抵抗（Ｒ３）は受信共振コイル（Ｌ３）で電力損失によって発生する量を抵抗として表したものである。コンデンサ（Ｃ３）の電気容量は共振周波数で動作するように調節された値である。
【００７２】
受信誘導コイル部３１２は、受信誘導コイル（Ｌ４）及びコンデンサ（Ｃ４）を含むことができる。受信誘導コイル（Ｌ４）の一端はコンデンサ（Ｃ４）の一端に接続され、受信誘導コイル（Ｌ４）の他端は整流部３２０の他端に接続される。コンデンサ（Ｃ４）の他端は整流部３２０の一端に接続される。
【００７３】
受信共振コイル部３１１は、送信共振コイル部２１２と共振周波数で共振状態を維持する。すなわち、受信共振コイル部３１１は、送信共振コイル部２１２と共振結合されて交流電流が流れ、これによって非放射（Non-Radiative）方式によって無線電力送信装置２００から電力を受信することができる。
【００７４】
受信誘導コイル部３１２は受信共振コイル部３１１から電磁気誘導により電力を受信し、受信誘導コイル部３１２に受信された電力は整流部３２０を通じて整流されて負荷４００に伝えられる。
【００７５】
整流部３２０は、受信誘導コイル部３１２から交流電力の伝達を受けて、伝達を受けた交流電力を直流電力に変換することができる。
【００７６】
整流部３２０は、整流回路（図示せず）及び平滑回路（図示せず）を含むことができる。
【００７７】
整流回路はダイオード及びコンデンサから構成することができ、受信誘導コイル部３１２から伝達を受けた交流電力を直流電力に変換して、負荷４００に伝達することができる。
【００７８】
平滑回路は整流出力を平滑化する役割をする。平滑回路はコンデンサによって構成できる。
【００７９】
負荷４００は、整流部３２０から整流された直流電力の伝達を受けることができる。
【００８０】
負荷４００は、直流電力を必要とする任意の蓄電池又は装置でありうる。例えば、負荷４００は携帯用端末機のバッテリであることがあるが、これに限定されるものではない。
【００８１】
一実施形態において、負荷４００は無線電力受信装置３００に含むこともできる。
【００８２】
無線電力転送において、品質指数（Quality Factor）及び結合係数は重要な意味を有する。
【００８３】
品質指数は、無線電力送信装置又は無線電力受信装置の付近に縮尺できるエネルギの指標を意味することができる。
【００８４】
品質指数は、動作周波数（ｗ）、コイルの形状、寸法、素材などによって変わることがある。数式的には、Ｑ＝ｗ*Ｌ／Ｒとして表現できる。Ｌはコイルのインダクタンスであり、Ｒはコイル自体で発生する電力損失の量に該当する抵抗を意味する。
【００８５】
品質指数は０で無限大の値を有することができる。
【００８６】
結合係数は送信側コイルと受信側コイルとの間の磁気的結合の程度を意味するものであって、０から１の範囲を有する。
【００８７】
結合係数は、送信側コイルと受信側コイルとの相対的な位置や距離などによって変わることがある。
【００８８】
無線電力送信装置２００及び無線電力受信装置３００は、帯域内（In band）又は帯域外（out of band）通信を通じて無線電力受信装置３００と情報を交換することができる。
【００８９】
帯域内通信は、無線電力転送に使われる周波数を有する信号を用いて、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の情報を交換する通信を意味する。無線電力受信装置３００は、スイッチング動作を通じて無線電力送信装置２００から送信される電力を受信するか、受信しないことがある。これによって、無線電力送信装置２００は無線電力送信装置２００で消費される電力量を検出して無線電力受信装置３００のオン又はオフ信号を認識することができる。
【００９０】
具体的には、無線電力受信装置３００は、抵抗及びスイッチを用いて抵抗で吸収される電力量を変化させて、無線電力送信装置２００で消費される電力を変更することができる。無線電力送信装置２００は、消費される電力の変化を感知して無線電力受信装置３００の状態情報を取得することができる。スイッチと抵抗とは直列に接続できる。一実施形態において、無線電力受信装置３００の状態情報は、無線電力受信装置３００の現在充電量、充電量推移に対する情報を含むことができる。
【００９１】
より具体的に説明すれば、スイッチが開放されれば、抵抗が吸収する電力は０となり、無線電力送信装置２００で消費される電力も減少する。
【００９２】
スイッチが短絡されれば、抵抗が吸収する電力は０より大きくなり、無線電力送信装置２００で消費される電力は増加する。無線電力受信装置はこのような動作を繰り返すと、無線電力送信装置２００は無線電力送信装置２００で消費される電力を検出して無線電力受信装置３００とディジタル通信を遂行することができる。
【００９３】
無線電力送信装置２００は上記のような動作に従って無線電力受信装置３００の状態情報を受信し、それに適した電力を送信することができる。
【００９４】
これとは反対に、無線電力送信装置２００側に抵抗とスイッチを備えて無線電力送信装置２００の状態情報を無線電力受信装置３００に転送することも可能である。一実施形態において、無線電力送信装置２００の状態情報は無線電力送信装置２００が転送できる最大供給電力量、無線電力送信装置２００が電力を提供している無線電力受信装置３００の個数及び無線電力送信装置２００の使用可能な電力量に対する情報を含むことができる。
【００９５】
帯域外通信は、共振周波数帯域でない別途の周波数帯域を用いて電力転送に必要な情報を交換する通信をいう。無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００は、帯域外通信モジュールを取り付けて電力転送に必要な情報を交換することができる。帯域外通信モジュールは給電装置に取り付けることもできる。一実施形態において、帯域外通信モジュールは、Bluetooth（登録商標）、ZigBee（登録商標）、無線ＬＡＮ、ＮＦＣのような近距離通信方式を使用することができるが、これに限定されるものではない。
【００９６】
次に、図３乃至図８を参照して、本発明の一実施形態に従う電力制御方法を詳細に説明する。
【００９７】
図３は本発明の一実施形態に従う電力制御方法を説明するためのフローチャートであり、図４は最大電力転送効率を満たすための結合係数と負荷インピーダンスとの関係を示す図であり、図５は負荷がバッテリの場合、最大電力転送効率を満たすための結合係数と負荷インピーダンスとの関係の例を示す図であり、図６は負荷がバッテリの場合、バッテリに印加される電圧に対する電流の関係を示す図であり、図７は負荷がバッテリの場合、バッテリに印加される電力量と負荷インピーダンスとの関係を示す図であり、図８は負荷がバッテリの場合、最大電力転送効率を満たすための結合係数と負荷の受信電力との関係を示す図である。
【００９８】
まず、図３で本発明の一実施形態に従う電力制御方法を図１及び図２の内容に結び付けて説明する。
【００９９】
無線電力送信装置２００は、入力インピーダンスを測定する（Ｓ１０１）。入力インピーダンスは、第１入力インピーダンス（Ｚ１）でありうる。第１入力インピーダンス（Ｚ１）は図２に示すように、給電装置１００から無線電力送信装置２００を見たときに測定されるインピーダンスでありうる。一実施形態において、検出部２２０は給電装置１００から無線電力送信装置２００に入力される電流及び電圧を用いて第１入力インピーダンス（Ｚ１）を測定することができる。
【０１００】
また、図３を説明すれば、検出部２２０は測定された入力インピーダンスを用いて無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の結合状態を検出する（Ｓ１０３）。一実施形態において、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の結合状態は、送信共振コイル（Ｌ２）と受信共振コイル（Ｌ３）との間の結合係数（Ｋ２）を測定して把握できる。ここで、結合係数（Ｋ２）は送信共振コイル（Ｌ２）と受信共振コイル（Ｌ３）との間の電磁気的結合の程度を表示するものであって、無線電力送信装置２００及び無線電力受信装置３００の間の距離、方向、位置のうち、少なくともいずれか１つによって変えることができる値である。
【０１０１】
検出された結合状態は、無線電力送信装置２００が無線電力受信装置３００に転送する送信電力を制御することに使用できる。一実施形態において、無線電力送信装置２００は無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の磁気的結合が弱くなるほど、無線電力受信装置３００に転送する送信電力を増加させることができ、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の磁気的結合が強くなるほど、送信電力を減少させることができる。
【０１０２】
結合状態、特に、結合係数を検出する方法を説明する。
【０１０３】
図２を参照すると、第３入力インピーダンス（Ｚ３）は受信共振コイル部３１１から受信誘導コイル部３１２を眺めた時の測定されるインピーダンスを意味することができ、＜式１＞のように表現できる。
【０１０４】
【数１】
2014068529.tif 000003
【０１０５】
ここで、ｗは送信共振コイル（Ｌ２）と受信共振コイル（Ｌ３）とが共振する時の共振周波数であり、Ｍ３は受信共振コイル（Ｌ３）と受信誘導コイル（Ｌ４）との間の相互インダクタンスを意味する。また、ＺＬは出力インピーダンスを意味する。出力インピーダンス（ＺＬ）は負荷４００のインピーダンスであるＲＬと同一であることがある。
【０１０６】
相互インダクタンス（Ｍ３）は次の＜式２＞により計算できる。
【０１０７】
【数２】
2014068529.tif 000004
【０１０８】
ここで、Ｋ３は受信共振コイル（Ｌ３）と受信誘導コイル（Ｌ４）との間の結合係数であり、固定された値である。受信共振コイル（Ｌ３）のインダクタンス及び受信誘導コイル（Ｌ４）のインダクタンスも固定された値であるため、相互インダクタンス（Ｍ３）も固定された値である。
【０１０９】
＜式１＞において、共振周波数（ｗ）、相互インダクタンス（Ｍ３）、負荷インピーダンス（ＺＬ）、受信誘導コイル（Ｌ４）のインダクタンス、及びコンデンサ（Ｃ４）の電気容量は固定された値であるたえｍ、第３入力インピーダンス（Ｚ３）は固定された値を有する。
【０１１０】
＜式１＞は周波数領域を基準にした式であり、以下の式も周波数領域を基準として表現する。
【０１１１】
第２入力インピーダンス（Ｚ２）は、無線電力送信装置２００から無線電力受信装置３００を見たときに測定されるインピーダンスを意味し、＜式３＞のように表現できる。
【０１１２】
【数３】
2014068529.tif 000005
【０１１３】
ここで、Ｍ２は送信共振コイル（Ｌ２）と受信共振コイル（Ｌ３）との間の相互インダクタンスを意味し、Ｃ３は受信共振コイル部３１１を等価回路に変換したとき、表現される電気容量を意味する。また、Ｒ３は受信共振コイル（Ｌ３）で電力損失により発生する損失量を抵抗として表したものである。
【０１１４】
コンデンサ（Ｃ３）の電気容量、受信共振コイル（Ｌ３）のインダクタンス、第３入力インピーダンス（Ｚ３）、及び抵抗（Ｒ３）は固定された値である。
【０１１５】
相互インダクタンス（Ｍ２）は、次の＜式４＞により計算できる。
【０１１６】
【数４】
2014068529.tif 000006
【０１１７】
ここで、送信共振コイル（Ｌ２）のインダクタンス及び受信共振コイル（Ｌ３）のインダクタンスは固定された値であるため、相互インダクタンス（Ｍ２）は送信共振コイル（Ｌ２）と受信共振コイル（Ｌ３）との間の結合係数（Ｋ２）によって変化する。
【０１１８】
したがって、＜式１＞の第３入力インピーダンス（Ｚ３）を＜式３＞に代入すれば、第２入力インピーダンス（Ｚ２）は相互インダクタンス（Ｍ２）に関する式で表現することができ、相互インダクタンス（Ｍ２）によって変更できる。
【０１１９】
第１入力インピーダンス（Ｚ１）は、給電装置１００から無線電力送信装置２００側を見たときに測定されるインピーダンスを意味し、＜式５＞のように表現できる。
【０１２０】
【数５】
2014068529.tif 000007
【０１２１】
ここで、Ｍ１は送信誘導コイル（Ｌ１）と送信共振コイル（Ｌ２）との間の相互インダクタンスである。
【０１２２】
相互インダクタンス（Ｍ１）は、次の＜式６＞により計算できる。
【０１２３】
【数６】
2014068529.tif 000008
【０１２４】
ここで、送信共振コイル（Ｌ１）のインダクタンス、送信誘導コイル（Ｌ２）のインダクタンス及び送信共振コイル（Ｌ１）と送信誘導コイル（Ｌ２）との結合係数（Ｋ１）は固定された値であるため、相互インダクタンス（Ｍ１）も固定された値を有する。
【０１２５】
送信誘導コイル（Ｌ１）のインダクタンス、コンデンサ（Ｃ１）の電気容量、相互インダクタンス（Ｍ１）、送信共振コイル（Ｌ２）のインダクタンス、コンデンサ（Ｃ２）、抵抗（Ｒ２）はすべて固定された値であるが、第２入力インピーダンス（Ｚ２）は相互インダクタンス（Ｍ２）によって変更できる値である。
【０１２６】
＜式２＞を＜式３＞に代入すれば、第１入力インピーダンス（Ｚ１）は相互インダクタンス（Ｍ２）に関する式で表現できる。
【０１２７】
検出部２２０は、ステップ（Ｓ１０１）で測定された第１入力インピーダンス（Ｚ１）及び相互インダクタンス（Ｍ２）に関する式と、第１入力インピーダンス（Ｚ１）とを用いて相互インダクタンス（Ｍ２）を計算することができ、計算された相互インダクタンス（Ｍ２）及び＜式４＞によって結合係数（Ｋ２）を検出することができる。
【０１２８】
結合係数（Ｋ２）を検出する更に他の方法は、図１３で説明する。
【０１２９】
また図３を説明すると、無線電力送信装置２００は、検出された結合状態に対応する受信電力を決める（Ｓ１０５）。ここで、決定された受信電力は、無線電力送信装置２００と負荷４００との間の電力転送効率を最大に高めるために負荷４００で受信されなければならない電力を意味する。
【０１３０】
以下、結合状態、具体的には結合係数（Ｋ２）を検出し、検出された結合係数（Ｋ２）によって負荷４００で受信されなければならない受信電力を決定する方法を説明する。
【０１３１】
図２を参照すると、電力転送効率（Efficiency）は次の＜式７＞により計算できる。
【０１３２】
【数７】
2014068529.tif 000009
【０１３３】
ここで、Ｐｉｎは、給電装置１００が無線電力送信装置２００に伝達する送信電力であり、Ｐｏｕｔは、負荷４００で消費する消費電力であると共に、負荷４００が受信する受信電力を意味する。ＩＬは負荷４００に流れる電流である。
【０１３４】
電流（Ｉ１）は無線電力送信装置２００に入力される電流であり、同時に送信誘導コイル部２１１に流れる電流である。
【０１３５】
電流（Ｉ１）は、次のような過程を通じて計算できる。
【０１３６】
まず、受信共振コイル部３１１に流れる電流をＩ３とすれば、Ｉ３は次の＜式８＞のように表現できる。
【０１３７】
【数８】
2014068529.tif 000010
【０１３８】
送信共振コイル部２１２に流れる電流をＩ２とすれば、Ｉ２は次の＜式９＞のように表現できる。
【０１３９】
【数９】
2014068529.tif 000011
【０１４０】
送信誘導コイル部２１１に流れる電流をＩ１とすれば、Ｉ１は次の＜式１０＞のように表現できる。
【０１４１】
【数１０】
2014068529.tif 000012
【０１４２】
＜式８＞を＜式９＞に代入し、代入した式を＜式１０＞に代入した式及びで計算された相互インダクタンス（Ｍ２）として表現された第１入力インピーダンス（Ｚ１）を＜式７＞に代入すれば、電力転送効率に対する次の＜式１１＞が得られる。
【０１４３】
【数１１】
2014068529.tif 000013
【０１４４】
＜式１１＞は次の＜式１２＞のように整理される。
【０１４５】
【数１２】
2014068529.tif 000014
【０１４６】
送信共振コイル部２１２の品質指数（Ｑ２）は次の＜式１３＞のように表現され、受信共振コイル部３１１の品質指数（Ｑ３）は次の＜式１４＞のように表現される。
【０１４７】
【数１３】
2014068529.tif 000015
【０１４８】
【数１４】
2014068529.tif 000016
【０１４９】
＜式１３＞及び＜式１４＞を＜式１２＞に代入すれば、次の＜式１５＞のように整理される。
【０１５０】
【数１５】
2014068529.tif 000017
【０１５１】
計算の便宜のために、ｘは次の＜式１６＞、ｍは次の＜式１７＞のように置換する。
【０１５２】
【数１６】
2014068529.tif 000018
【０１５３】
【数１７】
2014068529.tif 000019
【０１５４】
＜式１６＞及び＜式１７＞を電力転送効率に対する式である＜式１５＞に代入すれば、電力転送効率は次の＜式１８＞のように整理できる。
【０１５５】
【数１８】
2014068529.tif 000020
【０１５６】
電力転送効率が最大になる条件を得るために＜式１８＞をｘに対して微分すれば、次の＜式１９＞のように整理できる。
【０１５７】
【数１９】
2014068529.tif 000021
【０１５８】
＜式１９＞で、電力転送効率が最大になる条件はｘが次の＜式２０＞のような場合である。
【０１５９】
【数２０】
2014068529.tif 000022
【０１６０】
＜式２０＞で、＜式１６＞のｘと＜式１７＞のｍを代入すれば、次の＜式２１＞が得られる。
【０１６１】
【数２１】
2014068529.tif 000023
【０１６２】
＜式２１＞をＲＬに対して整理すれば、次の＜式２２＞が得られる。
【０１６３】
【数２２】
2014068529.tif 000024
【０１６４】
すなわち、負荷４００のインピーダンス（ＲＬ）が＜式２２＞のような値を有する時、電力転送効率は最大となる。この際、電力転送効率は次の＜式２３＞のように計算できる。
【０１６５】
【数２３】
2014068529.tif 000025
【０１６６】
すなわち、負荷４００のインピーダンス（ＲＬ）が＜式２２＞のようなとき、最大電力転送効率が＜式２３＞のように得られる。
【０１６７】
＜式２２＞を参照すると、電力転送効率が最大になる条件を満たす負荷４００のインピーダンス（ＲＬ）は、結合係数（Ｋ２）によって変えることができることが分かる。
【０１６８】
具体的には、＜式２２＞の結合係数（Ｋ２）と負荷４００のインピーダンスとの間の関係をグラフで図示すれば、図４のようになる。
【０１６９】
図４で、ｘ軸は結合係数（Ｋ２）であり、ｙ軸は負荷インピーダンスを表す。
【０１７０】
図４を参照すると、結合係数（Ｋ２）が増加するにつれて負荷インピーダンスは減少し、結合係数（Ｋ２）が減少するにつれて負荷インピーダンスは増加する傾向を確認することができる。すなわち、結合係数（Ｋ２）によって負荷インピーダンスが変更されてこそ電力転送効率を最大にすることができ、具体的には、結合係数が増加するにつれて負荷インピーダンスは減少しなければならず、結合係数が減少するにつれて負荷インピーダンスが増加してこそ電力転送効率を最大にすることができる。
【０１７１】
結合係数（Ｋ２）は、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の距離、及び互いに置かれている位置のうち、いずれか１つ以上によって変えることができるため、最大電力転送効率を得るためには、負荷４００のインピーダンスを変える必要がある。
【０１７２】
図５は、結合係数（Ｋ２）と負荷インピーダンスとの間の関係を具体的な数値で示すグラフである。
【０１７３】
結合係数（Ｋ２）が０．０５のとき、負荷インピーダンスは１３．３オームであり、結合係数（Ｋ２）が０．１０のとき、負荷インピーダンスは８オームであり、結合係数（Ｋ２）が０．２５のとき、負荷インピーダンスは５オームであって、結合係数（Ｋ２）が増加するにつれて負荷インピーダンスが減少すれば、電力転送効率が最大になる。
【０１７４】
一般に、負荷４００に使われる携帯用端末機のバッテリがある。バッテリのインピーダンスはバッテリに印加される電力量によって変わる傾向がある。ここで、負荷４００の例に携帯用端末機のバッテリを挙げたが、これに限定されるものではなく、負荷４００に印加される電力量によって負荷４００のインピーダンスが変わるものであればどれでも構わない。
【０１７５】
図６を参照すると、バッテリに印加される電圧に対する電流の関係がグラフで図示されている。
【０１７６】
バッテリのインピーダンス（ＲＬ）は、次の＜式２４＞のように表現できる。
【０１７７】
【数２４】
2014068529.tif 000026
【０１７８】
ここで、Ｖはバッテリに印加される電圧であり、Ｉはバッテリに流れる電流である。
【０１７９】
バッテリに４Ｖが印加された場合、バッテリに印加される電力量は１．２Ｗ（４Ｖ×０．３Ａ）となり、この際、バッテリのインピーダンスは１３．３オーム（４Ｖ／０．３Ａ）となる。
【０１８０】
バッテリに４．５８３Ｖが印加された場合、バッテリに印加される電力量は２．０Ｗ（４．５８３Ｖ×０．４３７Ａ）となり、この際、バッテリのインピーダンスは約１０．５オーム（４．４５８Ｖ／０．４３７Ａ）となる。
【０１８１】
バッテリに５Ｖが印加された場合、バッテリに印加される電力量は５．０Ｗ（５Ｖ×１．０Ａ）となり、この際、バッテリのインピーダンスは５．０オーム（５Ｖ／１Ａ）となる。
【０１８２】
すなわち、このように、バッテリに印加される電力量によってバッテリのインピーダンスが変わることがある。
【０１８３】
また、この結果を用いて最大電力転送効率を満たすようにバッテリに印加される電力量に従う負荷インピーダンスの関係をグラフで図示すると、図７の通りである。
【０１８４】
図７で、ｘ軸はバッテリに印加される電力量であり、ｙ軸はバッテリ（負荷）のインピーダンスである。
【０１８５】
図７に示すように、バッテリのインピーダンスはバッテリに印加される電力量によってその値が変わることを確認することができる。
【０１８６】
ここで、図５と図７を比較すると、グラフの形態が類似することを確認することができる。具体的に、図５を参照すると、結合係数（Ｋ２）が増加するにつれて負荷インピーダンスが減少し、結合係数（Ｋ２）が減少するにつれて負荷インピーダンスが増加することを確認することができ、図７を参照すると、バッテリに印加される電力量が増加するにつれてバッテリのインピーダンスが減少し、バッテリに印加される電力量が減少するにつれてバッテリのインピーダンスが増加することを確認することができ、図５と図７に図示されたグラフの形態は非常に類似することを確認することができる。
【０１８７】
すなわち、無線電力転送システム１０の負荷４００をバッテリのように、印加される電力量によってインピーダンスを変えることができるものを採用すれば、結合係数（Ｋ２）と負荷４００の受信電力との間の特定の対応関係が成立することを確認することができる。この場合、結合係数（Ｋ２）によって負荷４００に伝えられる受信電力と対応関係が成立するように送信電力を調節できれば、図５で図示された最大電力転送効率を得るための条件を満たすことができる。
【０１８８】
すなわち、結合係数（Ｋ２）によって最大電力転送効率を得るために負荷インピーダンスを調節しなければならないが、これは図７に示すように、電力量を制御することによって可能である。言い換えると、結合係数（Ｋ２）によってバッテリの受信電力を決定することができ、バッテリが決定された受信電力を受信するように送信電力を調節すれば、図５の電力転送効率が最大になる条件が満たして最大電力転送効率を得ることができる。
【０１８９】
対応関係は、図８のグラフのように表すことができる。
【０１９０】
図８を参照すると、結合係数（Ｋ２）によってバッテリで受信する受信電力間の関係がグラフで図示されている。結合係数（Ｋ２）が０．０５のとき、バッテリで受信する電力量が１．２Ｗであり、結合係数（Ｋ２）が０．１０のとき、バッテリで受信する電力量が２．０Ｗであり、結合係数（Ｋ２）が０．２５のとき、バッテリで受信する電力量が５Ｗであれば、図５で図示された最大電力転送効率を得るための条件を満たす。
【０１９１】
結局、最大電力転送効率を得るためには、結合係数（Ｋ２）によって負荷４００に伝達される受信電力を決定しなければならない。
【０１９２】
一実施形態において、無線電力送信装置２００は、結合係数（Ｋ２）に対応する受信電力を記憶している記憶部（図示せず）を更に含むことができる。無線電力送信装置２００は記憶部を検索して、結合係数（Ｋ２）に対応する受信電力を探して受信電力を決めることができる。
【０１９３】
また図３を説明すると、無線電力送信装置２００は負荷４００が現在受信している受信電力を確認する（Ｓ１０７）。無線電力受信装置３００は無線電力送信装置２００から受信した電力を負荷４００にそのまま伝達することができるため、無線電力受信装置３００が受信する電力と負荷４００が受信する電力は同一なものと仮定する。
【０１９４】
無線電力送信装置２００が負荷４００で現在受信している電力を確認する方法は多様な方法が使用できる。
【０１９５】
一実施形態において、無線電力送信装置２００は図２で説明された帯域外通信を通じて負荷４００が現在受信している受信電力を確認することができる。具体的には、無線電力送信装置２００は帯域外通信を通じて無線電力受信装置３００が現在受信している受信電力に対する情報を要求し、要求に対する応答を受信して現在受信電力を確認することができる。
【０１９６】
一実施形態において、無線電力送信装置２００は無線電力送信装置２００の内部に流れる電流の強さを測定して、負荷４００が現在受信している受信電力を確認することができる。この場合、無線電力送信装置２００は図１で説明した給電装置１００を含むことができる。一例として、無線電力送信装置２００の内部に流れる電流の強さは、負荷４００が現在受信している受信電力と関連する。具体的には、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の距離が一定のとき、負荷４００が受信している電力が多いほど無線電力送信装置２００の内部に流れる電流の強さは大きくなることがあり、負荷４００が受信している電力が小さいほど無線電力送信装置２００の内部に流れる電流の強さは小さくなることがある。
【０１９７】
無線電力送信装置２００は、無線電力送信装置２００の内部に流れる電流の強さと負荷４００が受信している電力とを対応させて記憶している記憶部１７０を含むことができ、記憶部１７０を検索して測定された電流の強さと対応する受信電力を探して負荷４００が現在受信している受信電力を確認することができる。
【０１９８】
その後、無線電力送信装置２００は確認された受信電力が決定された受信電力と同一であるかを確認する（Ｓ１０９）。
【０１９９】
確認された受信電力が決定された受信電力と異なるものと確認された場合、無線電力送信装置２００は無線電力受信装置３００に転送する送信電力を決める（Ｓ１１１）。すなわち、無線電力送信装置２００は最大の電力転送効率を得るために決定された受信電力に対応する送信電力を決めることができる。
【０２００】
無線電力送信装置２００は、決定された送信電力を無線電力受信装置３００に転送するために、無線電力受信装置３００に転送される送信電力を制御する（Ｓ１１３）。一実施形態において、無線電力送信装置２００は、給電装置１００に電源を供給する給電部１１０を制御して送信電力を制御する方法を用いることができ、これに対しては図９及び図１０で詳細に説明する。
【０２０１】
さらに、他の実施形態において、無線電力送信装置２００は無線電力送信装置２００の内部に流れる電流を測定して送信電力を制御することができる。これに対しては図１１及び図１２で詳細に後述する。
【０２０２】
無線電力送信装置２００は、給電装置１００から決定された送信電力の供給を受けて無線電力受信装置３００に転送することができ、これによって負荷４００は無線電力受信装置３００から最大の電力転送効率を満たす受信電力の伝達を受けることができる。
【０２０３】
上記のように、本発明の実施形態によれば、無線電力送信装置２００は電力転送効率が最大になるようにするための送信電力を転送し、負荷４００は電力転送効率が最大になるようにするための受信電力を受信することができるため、結果的に、電力転送効率を最大にすることができる。
【０２０４】
次に、図１乃至図８の内容と結び付けて本発明の更に他の実施形態に従う電力制御方法を図９乃至図１０を参照して説明する。特に、図９乃至図１０は図３のステップ（Ｓ１１３）の送信電力を制御するための方法に関する内容である。
【０２０５】
図９は本発明の更に他の実施形態に従う無線電力転送システム２０の構成図であり、図１０は本発明の更に他の実施形態に従う電力制御方法を説明するためのフローチャートである。
【０２０６】
まず、無線電力転送システム２０は、給電装置５００、無線電力送信装置９００、及び無線電力受信装置３００を含むことができる。
【０２０７】
無線電力受信装置３００は、図１乃至図２で説明した内容と同一である。
【０２０８】
無線電力送信装置９００は、給電装置５００から直流電力の伝達を受けることができる。具体的には、無線電力送信装置９００は給電装置５００に電圧制御信号を転送して、調節された直流電圧を受信することができる。
【０２０９】
無線電力送信装置９００は、送信部９１０、電力転送状態感知部９３０、発振器９４０、交流電力生成部９５０、制御部９６０、記憶部９７０、及び直流遮断部９８０を更に含むことができる。
【０２１０】
電力転送状態感知部９３０は、無線電力送信装置９００と無線電力受信装置３００との間の電力転送状態を感知することができる。一実施形態において、電力転送状態感知部９３０は、給電装置１００の内部に流れる電流を通じて電力転送状態を感知することができ、このために電流センサが使用できる。電流センサは給電装置５００から受信した直流電圧が交流電力生成部９５０に印加されたとき、回路に流れる電流を感知し、感知された電流の強さを測定することができる。しかしながら、電力転送状態感知部９３０が測定する点はこれに限定されるものではなく、後述する交流電力生成部９５０から出力される点も含むことができる。
【０２１１】
無線電力送信装置９００の内部に流れる電流の強さは、無線電力送信装置９００と無線電力受信装置３００との間の電力転送状態によって変更できる。電力転送状態に対しては後述する。
【０２１２】
一実施形態において、電力転送状態感知部９３０は変流器が使用できる。
【０２１３】
発振器９４０は、所定の周波数を有する交流信号を生成することができる。後述する送信部９１０が共振を用いて無線電力受信装置３００に電力を転送する場合、発振器９４０は送信部９１０に含まれた送信共振コイルが共振周波数で動作するように共振周波数を有する交流信号を生成して交流電力生成部９５０に伝達することができる。発振器９４０で生成された交流信号は交流電力生成部９５０に印加される。
【０２１４】
交流電力生成部９５０は、給電装置５００の交流−直流変換器５１０から受信した直流電力を発振器９４０から伝達を受けた交流信号を用いて交流電力を生成することができる。
【０２１５】
交流電力生成部９５０は、発振器９４０から印加された交流信号を増幅することができる。一実施形態において、増幅の程度は交流電力生成部９５０に印加される直流電圧の大きさによって変更できる。
【０２１６】
一実施形態において、交流電力生成部９５０はプッシュプルタイプのデュアルＭＯＳＦＥＴが使用できる。
【０２１７】
制御部９６０は、無線電力送信装置９００の全般的な動作を制御することができる。
【０２１８】
制御部９６０は、無線電力送信装置９００と無線電力受信装置３００との間の電力転送状態変化を感知することができる。制御部９６０は、電力転送状態変化を感知して給電装置５００から受信する直流電力を決めることができ、決定された直流電力を受信するために給電装置５００に電力制御信号を電力線通信を用いて転送することができる。一実施形態において、電力転送状態は無線電力送信装置９００と無線電力受信装置３００との間の離れた距離、両装置が置かれる方向に対するものである。
【０２１９】
一実施形態において、電力転送状態は無線電力受信装置３００の電力受信状態に対するものであることがある。例えば、無線電力受信装置３００の充電量が基準量より少ない場合、無線電力受信装置３００は帯域外通信を通じて現在転送される電力より多い電力を転送するように無線電力送信装置９００に要求することができる。すると、無線電力送信装置９００は要求に対応して無線電力受信装置３００に転送する送信電力を決めることができる。無線電力送信装置９００は、決定された送信電力に対応して給電装置５００から受信する直流電力を決めることができ、決定された直流電力を受信するために給電装置５００を制御することができる。その後、無線電力送信装置９００は決定された直流電力を給電装置５００から伝達を受けて、伝達を受けた直流電力を交流電力に変換して無線電力受信装置３００に転送することができる。
【０２２０】
制御部９６０は、電力転送状態感知部９３０を通じて電力転送状態に対する情報を受信して無線電力送信装置９００と無線電力受信装置３００との間の結合状態を把握することができる。一実施形態において、制御部９６０は電力転送状態感知部９３０が電流センサの場合、電流センサが測定した電流の強さを受信し、測定された電流の強さに基づいて無線電力送信装置９００と無線電力受信装置３００との間の離れている近接距離を確認することができる。
【０２２１】
制御部９６０は確認された近接距離を用いて、給電装置５００から受信する直流電圧を決めることができる。制御部９６０は、決定された直流電圧に対する情報が含まれている電圧制御信号を給電装置５００に転送することができる。この際、無線電力送信装置９００と給電装置５００との間には電力線通信を用いて電圧制御信号を転送することができる。電力線通信は電力を供給する電力線を媒介体にしてデータを数百ｋＨｚから数十ＭＨｚ以上の高周波信号に乗せて通信する技術をいう。すなわち、電力線通信は専用通信回線を別に設置せず、配線作業が完了した電力線を用いて通信を遂行する。
【０２２２】
一実施形態において、制御部９６０は、測定された電流の強さに基づいて無線電力送信装置９００と無線電力受信装置３００との間の距離である近接距離を確認することができる。
【０２２３】
一実施形態において、制御部９６０は確認された近接距離ではなく、測定された電流の強さに基づいて給電装置５００から受信する直流電圧を決めることもできる。
【０２２４】
記憶部９７０は、電力転送状態感知部９３０の電流センサで測定された電流の強さ及び無線電力送信装置９００と無線電力受信装置３００との間の近接距離を対応させてルックアップテーブルの形態に記憶することができる。
【０２２５】
記憶部９７０は、電力転送状態感知部９３０の電流センサで測定された電流の強さと、無線電力送信装置９００が給電装置５００から受信する直流電圧とを対応させてルックアップテーブルの形態に記憶することができる。
【０２２６】
記憶部９７０は、電力転送状態感知部９３０の電流センサで測定された電流の強さ、無線電力送信装置９００と無線電力受信装置３００との間の近接距離及び無線電力送信装置９００が給電装置５００から受信する直流電圧を対応させてルックアップテーブルの形態に記憶することができる。
【０２２７】
直流遮断部９８０は、制御部９６０に印加される直流信号を遮断することができる。一実施形態において、直流遮断部９８０はコンデンサで構成できる。
【０２２８】
送信部９１０は、交流電力生成部９５０から出力された交流電力を無線電力受信装置３００に無線で転送することができる。
【０２２９】
給電装置５００は、交流−直流変換器５１０、制御部５２０、及び直流遮断部５３０を含むことができる。一実施形態において、給電装置５００は外部から受信した交流電源を直流電源に変換することができるアダプタでありうる。
【０２３０】
交流−直流変換器５１０は、外部から受信した交流電圧を所定のサイズを有する直流電圧に変換することができる。この際、外部から受信した交流電圧はそのサイズが２２０Ｖであり、周波数が６０Ｈｚであることがあるが、これに限定されるものではない。制御部５２０は無線電力送信装置９００から電圧制御信号を受信して、無線電力送信装置９００が決定した直流電圧を出力するように交流−直流変換器５１０を制御することができる。すなわち、制御部５２０は無線電力送信装置９００で測定された電流の強さに対応する直流電圧を出力するように交流−直流変換器５１０を制御する電圧調節信号を生成して交流−直流変換器５１０に転送することができる。この際、交流−直流変換器５１０は電圧調節信号を受信して外部から受信した交流電圧を所定のサイズの直流電圧に変換して出力することができる。
【０２３１】
直流遮断部５３０は、制御部５２０に印加される直流信号を遮断することができる。一実施形態において、直流遮断部５３０はコンデンサで構成できる。
【０２３２】
図１０は、本発明の更に他の実施形態に従う電力制御方法を説明するためのラダーダイヤグラムである。
【０２３３】
以下、図９の内容を結び付けて本発明の一実施形態に従う電力制御方法を説明する。
【０２３４】
図１０を参照すると、まず、電力転送状態感知部９３０の電流センサは無線電力送信装置９００の内部に流れる電流の強さを測定することができる（Ｓ２０１）。電力転送状態感知部９３０の電流センサは無線電力送信装置９００の内部に流れる電流を感知して、感知された電流の強さを測定することができる。
【０２３５】
一実施形態において、電力転送状態感知部９３０の電流センサは、図９で図示された交流電力生成部９５０に入力される電流の強さを測定することができる。更に他の実施形態において、電力転送状態感知部９３０の電流センサは交流電力生成部９５０から出力される電流の強さを測定することもできるが、これに限定されるものではなく、無線電力送信装置９００の内部に流れる電流の強さを測定することができる。
【０２３６】
一実施形態において、電力転送状態感知部９３０の電流センサに変流器が使用できる。変流器は回路に流れる高い電流を必要な値の低い電流に下げて測定することができる装置である。すなわち、変流器は回路に流れる任意の電流に対して、それに比例する電流に変性させて電流を測定することができる。より具体的には、変流器は、１次巻線、２次巻線と鉄芯で構成されており、鉄芯を通過する磁束によって電磁気誘導現象が発生したとき、１次電流を変流比に比例して２次電流に変流することができ、変流された２次電流を測定することができる。
【０２３７】
一実施形態において、電力転送状態感知部９３０の電流センサに、巻線型、棒型、貫通型、３次巻線部型、多芯鉄芯型のうち、いずれか１つの変流器が使用できる。
【０２３８】
一実施形態において、電力転送状態感知部９３０の電流センサが測定する電流の強さは、無線電力送信装置９００と無線電力受信装置３００との間の近接距離によって変更できる。すなわち、電力転送状態感知部９３０の電流センサで測定された電流の強さが大きくなるほど、無線電力送信装置９００と無線電力受信装置３００との間の距離が近づくことを意味し、電力転送状態感知部９３０の電流センサで測定された電流の強さが小さくなるほど、無線電力送信装置９００と無線電力受信装置３００との間の距離が遠ざかることを意味する。
【０２３９】
無線電力送信装置９００と無線電力受信装置３００との間の近接距離は、装置に含まれたコイルの間の距離を意味する。
【０２４０】
制御部９６０は測定された電流の強さに基づいて、無線電力送信装置９００と無線電力受信装置３００との間の距離である近接距離を確認することができる（Ｓ２０３）。無線電力送信装置９００は、制御部９６０を通じて測定された電流の強さに基づいて、無線電力送信装置９００と無線電力受信装置３００との間の距離である近接距離を確認することができる。一実施形態において、記憶部９７０は測定された電流の強さ及び近接距離を対応させてルックアップテーブルの形態に記憶することができ、制御部９６０は記憶部９７０を検索し、測定された電流の強さに対応する近接距離を確認することができる。
【０２４１】
制御部９６０は、確認された近接距離に基づいて給電装置５００から受信する直流電圧を決める（Ｓ２０５）。
【０２４２】
一実施形態において、制御部９６０は確認された近接距離ではなく、測定された電流の強さに基づいて給電装置５００から受信する直流電圧を決めることもできる。この際、ステップＳ２０３は省略することもできる。すなわち、記憶部９７０が測定された電流の強さ及び無線電力送信装置９００が受信する直流電圧を対応させて記憶している場合、制御部９６０は記憶部９７０を検索して測定された電流の強さに対応する無線電力送信装置９００が受信する直流電圧を決めることができる。
【０２４３】
更に他の実施形態において、記憶部９７０は電力転送状態感知部９３０が測定した電流の強さ、無線電力送信装置９００と無線電力受信装置３００との間の近接距離、及び給電装置５００から受信する直流電圧を対応させて記憶することができる。
【０２４４】
無線電力送信装置９００は、決定された直流電圧に基づいた電圧制御信号を給電装置５００に転送する（Ｓ２０７）。一実施形態において、電圧制御信号は無線電力送信装置９００が給電装置５００から決定された直流電圧を受信するために給電装置５００を制御する信号でありうる。
【０２４５】
一実施形態において、無線電力送信装置９００及び給電装置５００は、電力線通信（ＰＬＣ）方式を使用して通信を遂行することができる。無線電力送信装置９００は、給電装置５００に電力線通信を用いて電圧制御信号を転送することができる。電力線通信は、電力を供給する電力線を媒介体にしてデータを数百ｋＨｚから数十ＭＨｚ以上の高周波信号に乗せて通信する技術をいう。すなわち、電力線通信は専用通信回線を別に設置せず、配線作業が完了した電力線を用いて通信を遂行する。
【０２４６】
このように、本発明の実施形態によって電力線通信を用いて電圧制御信号を転送する場合、別途に電圧制御信号を転送する電力線を必要としないため、コスト低減の効果を得ることができる。すなわち、本発明の実施形態によれば、給電装置５００と無線電力送信装置９００との間の電力を伝達する媒介体である電力線を用いて電圧制御信号を送受信するために別途の電力線を必要としない。
【０２４７】
また、本発明の実施形態によれば、直流電圧を所定の電圧に変換する直流−直流変換器無しで、給電装置５００から受信する直流電圧を電力線通信を用いて調節することができるため、無線電力送信装置９００の製造コストを格段に低減させることができる。
【０２４８】
無線電力送信装置９００が給電装置５００に電圧制御信号を転送する過程で、直流遮断部９８０は制御部９６０に印加される直流信号を遮断することができる。無線電力送信装置９００は給電装置５００から直流電圧を受信するが、直流電圧が制御部９６０に印加される場合、制御部９６０が損傷できるので、直流遮断部９８０は直流電圧を遮断して、制御部９６０を保護することができる。
【０２４９】
一実施形態において、直流遮断部９８０はコンデンサで構成できる。コンデンサのインピーダンスはＸｃ＝１／２πｆＣとして表現できる。コンデンサに直流信号が印加されたときは（周波数がｆ＝０）、そのインピーダンスが無限大になって、直流信号が遮断できる。
【０２５０】
無線電力送信装置９００が給電装置５００に転送する電圧制御信号は交流信号であるため、制御部９６０は直流遮断部９８０に関わらず電圧制御信号を給電装置５００に転送することができる。
【０２５１】
給電装置５００は、無線電力送信装置９００から電圧制御信号を受信して、受信された電圧制御信号によって無線電力送信装置９００に転送する直流電圧を出力するための電圧調節信号を生成する（Ｓ２０９）。給電装置５００は、制御部５２０を通じて無線電力送信装置９００に転送する直流電圧を出力するための電圧調節信号を生成することができる。制御部５２０は、電圧調節信号を交流−直流変換器５１０に転送することができる。
【０２５２】
給電装置５００が無線電力送信装置９００から電圧制御信号を受信する過程で、給電装置５００の直流遮断部５３０は制御部５２０に印加される直流信号を遮断することができる。給電装置５００の交流−直流変換器５１０は、無線電力送信装置９００に直流電圧を転送するが、直流電圧が制御部５２０に印加される場合、制御部５２０が損傷されることがあるため、直流遮断部５３０は直流電圧を遮断して制御部５２０を保護することができる。
【０２５３】
一実施形態において、直流遮断部５３０はコンデンサで構成できる。コンデンサのインピーダンスはＸｃ＝１／２πｆＣとして表現できる。コンデンサに直流信号が印加されたときは（周波数がｆ＝０）、そのインピーダンスが無限大になって、直流信号が遮断できる。
【０２５４】
給電装置５００は、制御部５２０から電圧調節信号を受信して直流電圧を調節する（Ｓ２１１）。給電装置５００は、交流−直流変換器５１０を通じて電圧調節信号を受信して無線電力送信装置９００に転送する直流電圧を調節することができる。交流−直流変換器５１０は、電圧調節信号に基づいて外部で印加された交流電圧を所定の直流電圧に変換して出力することができる。
【０２５５】
給電装置５００は、調節された直流電圧を無線電力送信装置９００に転送する（Ｓ１１３）。給電装置５００は、交流−直流変換器５１０を通じて調節された直流電圧を無線電力送信装置９００に転送することができる。
【０２５６】
交流電力生成部９５０は、発振器９４０から受信した一定の周波数を有する交流信号に基づいて受信された直流電力を交流電力に変換する（Ｓ２１５）。
【０２５７】
交流電力生成部９５０は、出力された交流電力を送信部９１０に伝達する（Ｓ２１７）。
【０２５８】
送信部９１０に伝達された交流電力は共振により無線電力受信装置３００に転送できる。
【０２５９】
このように、本発明の実施形態によれば、無線電力送信装置と無線電力受信装置との間の電力転送環境によって給電装置で提供する電力を制御することができるため、別途の直流−直流変換器が必要でなくなる。これによって、無線電力送信装置の製造コストを格段に低減する効果を得ることができる。
【０２６０】
次に、図１１乃至図１２を参考して、本発明の更に他の実施形態に従う電力制御方法を図１乃至図８の内容と結び付けて説明する。特に、図１１乃至図１２は図３のステップＳ１１３の送信電力を制御するための更に他の方法に関する内容である。
【０２６１】
図１１は本発明の更に他の実施形態に従う電力制御方法を説明するためのフローチャートであり、図１２は第１出力電圧が交流電力生成部に印加されたときの、測定される電流値、結合係数、第２出力電圧、適正電流範囲を対応させたルックアップテーブルを説明するための図である。
【０２６２】
無線電力送信装置２００に対する説明は図１での説明と同一であり、この場合、無線電力送信装置２００は、給電装置１００の構成をすべて含むと仮定する。
【０２６３】
まず、制御部１８０は交流電力生成部１６０に印加される電圧が第１出力電圧に調節されるように直流−直流変換器１３０を制御する（Ｓ３０１）。ここで、第１出力電圧は予め定まった直流電圧を意味する。
【０２６４】
その後、電力転送状態感知部１４０の電流センサは直流−直流変換器１３０から出力された直流電圧が交流電力生成部１６０に印加されたとき、交流電力生成部１６０に印加される電流の強さを測定することができる（Ｓ３０３）。交流電力生成部１６０に印加される電流の強さは無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の電力転送状態によって変更できる。一実施形態において、電力転送状態は、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の距離、方向に対するものを意味する。すなわち、電力転送状態は、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の結合状態を意味することができる。
【０２６５】
本発明において、「結合状態」とは、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の距離、位置関係などによる送信コイルと受信コイルとの間の結合係数と関連する指標を表すことができる。すなわち、本発明において、結合状態ということは、無線電力送信装置２００に流れる電流量、無線電力送信装置２００の入力インピーダンスなどの結合係数と関連したすべての指標を表すことができる。
【０２６６】
一実施形態において、電力転送状態は無線電力受信装置３００の電力受信状態に対する情報を意味することができる。
【０２６７】
また、交流電力生成部１６０に印加される電流の強さは、無線電力送信装置２００の送信共振コイル部２１２及び受信共振コイル部３１１の間の結合係数と関連する。結合係数は、送信共振コイル部２１２及び受信共振コイル部３１１の間の電磁気的結合の程度を意味するものであって、０から１までの範囲を有する。
【０２６８】
一方、制御部１８０は測定された電流の強さがしきい値以上であるかを確認する（Ｓ３０５）。一実施形態において、しきい値は１００ｍＡであることがあるが、これは例示に過ぎない。しきい値は、無線電力受信装置３００の検出に必要な最小の電流値を意味する。すなわち、測定された電流の強さがしきい値以上のとき、無線電力受信装置３００が検出されたと見なすことができ、測定された電流の強さがしきい値未満のとき、無線電力受信装置３００が検出されないと見なすことができる。
【０２６９】
測定された電流の強さがしきい値以上の場合、制御部１８０は測定された電流の強さに対応する第２出力電圧を決める（Ｓ３０７）。制御部１８０は、交流電力生成部１６０に印加される電流の強さに対応する直流電圧を記憶部１７０で検索して第２出力電圧を決めることができる。一実施形態において、第２出力電圧は、検出された無線電力受信装置３００への電力の転送に必要な電圧を意味する。
【０２７０】
その後、制御部１８０は、決定された第２出力電圧が交流電力生成部１６０に印加されるように直流−直流変換器１３０を制御する（Ｓ３０９）。直流−直流変換器１３０は、制御部１８０の制御によって第２出力電圧を出力して交流電力生成部１６０に伝達する。
【０２７１】
その後、電流センサ２７０はまた交流電力生成部１６０に印加される電流の強さを測定する（Ｓ３１１）。
【０２７２】
その後、制御部１８０は測定された電流の強さが適正電流範囲に該当するかを確認することができる（Ｓ３１３）。ここで、適正電流範囲は、交流電力生成部１６０に第２出力電圧が印加されたとき、第２出力電圧に対応する電流範囲を意味する。適正電流範囲は、第２出力電圧が増加するにつれてその値の範囲も増加し、第２出力電圧が減少するにつれてその値の範囲も減少する。
【０２７３】
制御部１８０は、第２出力電圧に対応する適正電流範囲を記憶部１７０で検索し、測定された電流の強さが適正電流範囲に該当するかを確認することができる。
【０２７４】
測定された電流の強さが適正電流範囲に該当する場合、制御部１８０は一定時間を待機し（Ｓ３１５）、ステップＳ３１１に戻る。すなわち、制御部１８０は交流電力生成部１６０に印加される電流の強さを測定して、測定された電流の強さが交流電力生成部１６０に印加される第２出力電圧に対応するかを周期的に確認することができる。
【０２７５】
一方、ステップＳ１０５で測定された電流の強さがしきい値未満の場合、制御部１８０は直流−直流変換器１３０を制御して第１出力電圧が０Ｖになるように調節する（Ｓ３１７）。
【０２７６】
すなわち、測定された電流の強さがしきい値未満の場合、制御部１８０は無線電力受信装置３００を検出しないことと判断して、第１出力電圧が０Ｖになるように調節する。交流電力生成部１６０に印加される電圧が０Ｖになれば、無線電力送信装置２００は無線電力受信装置３００に電力を送信しない。
【０２７７】
これによって、無線電力受信装置３００が検出されない場合、無線電力送信装置２００は無駄な電力損失を防止することができる。
【０２７８】
一方、第１出力電圧が０Ｖになるように調節された場合、制御部１８０は０．１秒を待機する（Ｓ３１９）。ここで、０．１秒は例示に過ぎない。
【０２７９】
０．１秒が経過すれば、ステップＳ３０１に戻って制御部１８０は交流電力生成部１６０に印加される直流電圧が第１出力電圧になるように調節する。
【０２８０】
一方、ステップＳ３１３で測定された電流の強さが適正電流範囲に該当しない場合、ステップＳ３０７に戻る。すなわち、制御部１８０は、ステップＳ１１３で測定された電流の強さに対応した第２出力電圧が交流電力生成部１６０に印加されるように直流−直流変換器１３０を制御することができる。ステップＳ３１３で測定された電流の強さは、無線電力受信装置３００の電力受信状態を意味する。
【０２８１】
一例として、ステップＳ３１３で測定された電流の強さが適正電流範囲より低く測定される場合、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の距離がより近づいたと見なして、制御部１８０は無線電力受信装置３００に転送する送信電力量を減らすために、一段階低い直流電圧が交流電力生成部１６０に印加されるように直流−直流変換器１３０を制御することができる。
【０２８２】
このように、本発明の実施形態に従う電力制御方法によれば、交流電力生成部１６０に印加される電流の強さを通じて無線電力受信装置３００の電力受信状況を把握して、それに対応した電力を転送するように送信電力量を調節することができる。これによって、電力転送効率が極大化し、電力損失量を減らすことができる効果がある。
【０２８３】
図１２は、第１出力電圧が交流電力生成部１６０に印加されたときの、測定される電流値、結合係数、第２出力電圧、適正電流範囲を対応させたルックアップテーブルを説明するための図である。
記憶部１７０には図１２のルックアップテーブルが記憶されている。
【０２８４】
交流電力生成部１６０に第１出力電圧が印加時、電力転送状態感知部１４０に測定される電流が１００ｍＡ以上の場合、無線電力受信装置３００が検出されたと見なすことができる。
【０２８５】
第１出力電圧は１２Ｖであることがあるが、これは例示に過ぎない。
【０２８６】
交流電力生成部１６０に第１出力電圧が印加されたとき、電力転送状態感知部１４０に測定される電流が１２０ｍＡの場合、無線電力送信装置２００の送信共振コイル部２１２と無線電力受信装置３００の受信共振コイル部３１１との結合係数は０．０５に該当する。この場合、制御部１８０は無線電力受信装置３００が無線電力送信装置２００から遠く離れていることと判断し、交流電力生成部１６０に印加される直流電圧を２８Ｖ（第２出力電圧）になるように直流−直流変換器１３０を制御する。
【０２８７】
その後、交流電力生成部１６０に印加される直流電圧が２８Ｖに維持された場合、制御部１８０は交流電力生成部１６０に印加される電流が適正電流範囲（７５１〜８００ｍＡ）を満たすかを確認する。
【０２８８】
交流電力生成部１６０に印加される電流が適正電流範囲から外れた場合、第１出力電圧１２Ｖを交流電力生成部１６０に印加して電流を測定する。測定された電流値が１８０ｍＡの場合、制御部１８０は１２０ｍＡの場合より、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の距離がより近くなったことと判断し、第２出力電圧を２６Ｖに調節する。
【０２８９】
上記の例では無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の距離を電流の強さと関連して説明したが、その他にも無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００が置かれる方向など、多様な電力転送状態が考慮できる。
【０２９０】
このように、無線電力送信装置２００は無線電力受信装置３００との距離、方向など、多様な電力転送状態を考慮して無線電力受信装置３００に伝達する電力を調節することによって、電力転送効率を極大化させることができ、電力損失を防止することができる。
【０２９１】
次に、図１３乃至図１５を参照して、本発明の更に他の実施形態に従う結合係数検出方法を図１乃至図３の内容に結び付けて説明する。
【０２９２】
図１３は本発明の更に他の実施形態に従う結合係数の検出方法を説明するためのフローチャートであり、図１４は出力インピーダンス（ＺＬ）を変更させるためにスイッチ（ＳＷ）を開放させた場合を説明するための図であり、図１５は出力インピーダンス（ＺＬ）を変更させるためにスイッチ（ＳＷ）を短絡させた場合を説明するための図である。
【０２９３】
まず、図１３を参照して本発明の更に他の実施形態に従う結合係数検出方法について説明する。
【０２９４】
まず、無線電力受信装置３００は出力インピーダンスを変更させる（Ｓ４０１）。出力インピーダンス（ＺＬ）は受信部３１０から負荷４００を眺めた時、測定されるインピーダンスでありうる。無線電力受信装置３００はスイッチ（ＳＷ）を含むことができ、スイッチ（ＳＷ）を通じて出力インピーダンスを変更させることができる。スイッチ（ＳＷ）の一端はコンデンサ（Ｃ４）と接続され、他端は負荷４００の一端に接続される。コンデンサ（Ｃ４）の他端は負荷４００の一端と接続される。
【０２９５】
図１４を参照すると、無線電力受信装置３００はスイッチ（ＳＷ）に開放信号を転送してスイッチ（ＳＷ）を開放させることができる。スイッチ（ＳＷ）が開放されれば、出力インピーダンス（ＺＬ）は次の＜式２５＞のように表現できる。
【０２９６】
【数２５】
2014068529.tif 000027
【０２９７】
＜式１＞、＜式３＞、＜式５＞で、Ｒ２、Ｒ３は極めて小さな値を有すると仮定して０オームに置き、送信誘導コイル（Ｌ１）とコンデンサ（Ｃ１）、送信共振コイル（Ｌ２）とコンデンサ（Ｃ２）、受信共振コイル（Ｌ３）とコンデンサ（Ｃ３）、及び受信誘導コイル（Ｌ４）とコンデンサ（Ｃ４）がすべて共振周波数（ｗ）で共振するように値を定めれば、＜式５＞の第１入力インピーダンス（Ｚ１）は＜式２６＞のように整理できる。
【０２９８】
【数２６】
2014068529.tif 000028
【０２９９】
また、＜式２＞、＜式４＞、＜式６＞を利用すれば、＜式２６＞は次の＜式２７＞のように整理できる。
【０３００】
【数２７】
2014068529.tif 000029
【０３０１】
受信誘導コイル（Ｌ４）とコンデンサ（Ｃ４）が共振周波数（ｗ）で共振するように値を定めて、＜式２７＞に＜式２５＞の出力インピーダンス（ＺＬ）を代入すれば、第１入力インピーダンス（Ｚ１）は次の＜式２８＞のように整理される。
【０３０２】
【数２８】
2014068529.tif 000030
【０３０３】
図１５を参照すると、無線電力受信装置３００はスイッチ（ＳＷ）に短絡信号を転送してスイッチ（ＳＷ）を短絡させることができる。スイッチ（ＳＷ）が短絡されれば、出力インピーダンス（ＺＬ）は０となり、第１入力インピーダンス（Ｚ１）は次の＜式２９＞のように整理される。
【０３０４】
【数２９】
2014068529.tif 000031
【０３０５】
無線電力受信装置３００はスイッチ（ＳＷ）に制御信号を印加してスイッチ（ＳＷ）を一定周期で一定時間の間短絡させることができる。一定周期は１秒であってもよく、一定時間は１００μｓであってもよいが、これは例示に過ぎない。
【０３０６】
その後、検出部２２０は入力インピーダンスを測定する（Ｓ４０３）。一実施形態において、検出部２２０は給電装置１００から無線電力送信装置２００に入力される電流と電圧を用いて第１入力インピーダンス（Ｚ１）を測定することができる。
【０３０７】
その後、検出部２２０は測定された入力インピーダンスを用いて送信部２１０の送信共振コイル（Ｌ２）と受信部３１０の受信共振コイル（Ｌ３）との間の結合係数を検出することができる（Ｓ４０５）。すなわち、＜式２９＞及び＜式３０＞を参照すると、結合係数（Ｋ２）を除外した他の変数はすべて固定値であるため、第１入力インピーダンス（Ｚ１）を測定すれば、結合係数（Ｋ２）が検出できる。
【０３０８】
次に、図１６乃至図１７を参照して、本発明の更に他の実施形態に従う電力制御方法について説明する。
【０３０９】
図１６は本発明の更に他の実施形態に従う電力制御方法を説明するためのフローチャートであり、図１７は図１６の実施形態に従う電力制御方法に使われるルックアップテーブルを説明するための図である。
【０３１０】
まず、図１６を参照すると、無線電力送信装置２００は入力インピーダンスを測定する（Ｓ５０１）。
【０３１１】
検出部２２０は、測定された入力インピーダンスを用いて送信共振コイル部２１２と受信共振コイル部３１１との間の結合係数を検出する（Ｓ５０３）。結合係数を検出する方法は図３及び図１３で説明したことと同一であるので、詳細な内容は省略する。
【０３１２】
無線電力送信装置２００は、検出された結合係数に対応する送信電力を検索する（Ｓ５０５）。無線電力送信装置２００の記憶部１７０は、結合係数によって送信電力を対応させておいたルックアップテーブルを記憶しており、無線電力送信装置２００は記憶部１７０を検索して、検出された結合係数に対応した送信電力を探す。
【０３１３】
ルックアップテーブルは図１７を参照して説明する。
【０３１４】
図１７を参照すると、距離、入力テスト電流、結合係数、負荷インピーダンス、受信電力、電力転送効率、及び送信電力が対応付けられているルックアップテーブルを確認することができる。
【０３１５】
ここで、距離は無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の距離を意味し、具体的には、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の距離は図２で図示した送信共振コイル部２１２と受信共振コイル部３１１との間の距離でありうる。図１７を参照すると、距離が遠ざかるにつれて結合係数が減少することを確認することができる。
【０３１６】
入力テスト電流は、無線電力送信装置２００に印加される電流である。
【０３１７】
電力転送効率は、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間、又は無線電力送信装置２００と負荷４００との間の電力転送効率を意味する。
【０３１８】
負荷インピーダンスは、最大の電力転送効率を得るために負荷４００が有しなければならないインピーダンスを意味する。負荷インピーダンスと結合係数との関係は図４で図示したグラフの傾向と同一であることを確認することができる。
【０３１９】
受信電力は負荷４００が受信する電力であって、結合係数と対応して最大の電力転送効率を得るために負荷４００が受信しなければならない電力を表す。
【０３２０】
送信電力は、最大の電力転送効率を得るために無線電力送信装置２００が無線電力受信装置３００に転送しなければならない電力である。
【０３２１】
無線電力送信装置２００は、検出された結合係数に対応する送信電力を、ルックアップテーブルを通じて検索することができる。
【０３２２】
無線電力送信装置２００は、検索によって得られた送信電力を負荷４００に転送するための送信電力に決める（Ｓ５０７）。すなわち、無線電力送信装置２００は最大の電力転送効率を得るために検出された結合係数に対応する送信電力を決めることができる。
【０３２３】
無線電力送信装置２００は決定された送信電力を負荷４００に転送するために送信電力を制御する（Ｓ５０９）。一実施形態において、無線電力送信装置２００は給電装置１００に電源を供給する給電装置５００を制御して送信電力を制御する方法を用いることができ、これに対しては図９及び図１０で説明したものと同じである。
【０３２４】
更に他の実施形態において、無線電力送信装置２００は無線電力送信装置２００の内部に流れる電流を測定して送信電力を制御することができる。これに対しては図１１及び図１２で説明したものと同じである。
【０３２５】
本発明の更に他の実施形態に従う電力制御方法は、結合係数検出及び記憶部の検索過程を通じて送信電力が決定できるため、部品の構成が簡単になり、電力制御過程が単純になる長所がある。
【０３２６】
前述した本発明に従う電力制御方法は、コンピュータで実行されるためのプログラムとして製作して、コンピュータによって読取できる記録媒体に記憶することができ、コンピュータにより読取できる記録媒体の例には、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フレキシブルディスク、光データ記憶装置などがあり、また、搬送波（例えば、インターネットを通じた伝送）の形態で具現されることも含む。
【０３２７】
コンピュータによって読取できる記録媒体は、ネットワークにより接続されたコンピュータシステムに分散されて、分散方式によりコンピュータにより読取できるコードが記憶され、実行できる。そして、上記方法を具現するための機能的なプログラム、コード、及びコードセグメントは、本発明が属する技術分野のプログラマによって容易に推論できる。
【０３２８】
また、以上、本発明の好ましい実施形態に対して図示及び説明したが、本発明は前述した特定の実施形態に限定されるものではなく、請求範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって多様な変形実施が可能であることは勿論であり、このような変形実施は本発明の技術的思想又は展望と別であると理解してはならない。
【符号の説明】
【０３２９】
１００    給電装置
１１０    給電部
１２０    スイッチ
１３０    直流−直流変換器
１４０    電力転送状態感知部
１５０    発振器
１６０    交流電力生成部
１７０    記憶部
１８０    制御部
２００    無線電力送信装置
３００    無線電力受信装置
４００    負荷
５１０    交流−直流変換器
５２０    制御部
５３０    直流遮断部
９１０    送信部
９３０    電力転送状態感知部
９４０    発振器
９５０    交流電力生成部
９６０    制御部
９７０    記憶部
９８０    直流遮断部
【図１】
2014068529.tif 000032
【図２】
2014068529.tif 000033
【図３】
2014068529.tif 000034
【図４】
2014068529.tif 000035
【図５】
2014068529.tif 000036
【図６】
2014068529.tif 000037
【図７】
2014068529.tif 000038
【図８】
2014068529.tif 000039
【図９】
2014068529.tif 000040
【図１０】
2014068529.tif 000041
【図１１】
2014068529.tif 000042
【図１２】
2014068529.tif 000043
【図１３】
2014068529.tif 000044
【図１４】
2014068529.tif 000045
【図１５】
2014068529.tif 000046
【図１６】
2014068529.tif 000047
【図１７】
2014068529.tif 000048