(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央コイル、第１側面コイル、及び第２側面コイルを備え、電磁誘導方式を用いて受電装置に電力を送信するコアアセンブリと、
前記中央コイル、前記第１側面コイル、及び前記第２側面コイルからそれぞれ送信された無線電力を受信した受電装置により測定された受信電力量を前記受電装置から受信し、前記受信した受信電力量に応じて、前記中央コイル、前記第１側面コイル、及び前記第２側面コイルのいずれか１つのコイルを電力送信コイルとして選択するか、又は前記中央コイルと共に前記第１側面コイル及び前記第２側面コイルのいずれか一方の側面コイルを電力送信コイルとして選択し、前記選択した電力送信コイルから前記受電装置に前記電力が送信されるようにする電力送信ユニットと
を含み、
前記電力送信ユニットは、
前記中央コイルに印加される第１電力と、前記第１側面コイル又は前記第２側面コイルに印加される第２電力との間に最大１８０°の位相差を有するような第１駆動信号から第４駆動信号を発生する駆動ドライバと、
前記第１駆動信号から第４駆動信号によって直流電力をスイッチングして前記第１電力及び前記第２電力を生成するコンバータと、
を含み、
前記コアアセンブリは、
第１レベルの位置に設けられる前記中央コイルと、
前記第１レベルとは異なる第２レベルに、その一部に前記中央コイルが重ねられるように設けられる前記第１側面コイルと、
前記第１レベルと前記第２レベルとは異なる第３レベルに、その一部に前記中央コイルが重ねられるように設けられる前記第２側面コイルと、
前記第１側面コイル及び前記第２側面コイルを異なるレベルでその一部を互いに重ねて収容するように構成される段差を備えるコアと、
を含む、無線電力送信装置。
【請求項２】
前記コンバータは、前記直流電力をスイッチングして第１電力及び第２電力を生成し、前記第１電力を前記中央コイルに印加する直列共振型コンバータであり、
前記電力送信ユニットは、
電力送信を制御する電力送信制御部と、
前記電力送信制御部の制御により第１側面コイル駆動信号及び第２側面コイル駆動信号を選択的に発生し、前記第２電力が前記第１側面コイル及び前記第２側面コイルのいずれか一方に印加されるようにする側面コイル駆動部と、
前記受電装置が送信する受信電力量信号及び充電完了信号を受信して前記電力送信制御部に提供する信号受信部と
をさらに含む、請求項１に記載の無線電力送信装置。
【請求項３】
前記第１側面コイル駆動信号及び前記第２側面コイル駆動信号により選択的に接続されて前記第２電力を前記第１側面コイル及び前記第２側面コイルに選択的に印加する第１及び第２スイッチング部をさらに含む、請求項２に記載の無線電力送信装置。
【請求項４】
前記中央コイルに印加される第１電力と、前記第１側面コイル又は前記第２側面コイルに印加される第２電力とは、互いに１８０°の位相差を有する、請求項２に記載の無線電力送信装置。
【請求項５】
前記直列共振型コンバータは、
前記第１電力と前記第２電力のどちらも発生する場合、前記中央コイルに印加される第１電力と前記第１側面コイル又は前記第２側面コイルに印加される第２電力とが互いに１８０°の位相差を有するようにする、請求項４に記載の無線電力送信装置。
【請求項６】
前記中央コイルは、前記第１側面コイル及び前記第２側面コイルのそれぞれとは異なるサイズを有する、請求項１に記載の無線電力送信装置。
【請求項７】
前記中央コイルの第１方向に沿った幅は、前記第１側面コイル及び前記第２側面コイルのそれぞれの前記第１方向に沿った幅より小さい、請求項６に記載の無線電力送信装置。
【請求項８】
前記中央コイルの第２方向に沿った幅は、前記第１側面コイル及び前記第２側面コイルのそれぞれの前記第２方向に沿った幅と同一である、請求項６に記載の無線電力送信装置。
【請求項９】
前記中央コイルは、前記第１側面コイル及び前記第２側面コイルの上部に配置される、請求項１に記載の無線電力送信装置。
【請求項１０】
前記第１側面コイルと前記第２側面コイルとは、同一のサイズを有するように形成される、請求項９に記載の無線電力送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受電装置が載置された位置に応じて、コアの中央に配置される１つの中央コイルと、前記コアの左右両側にそれぞれ配置される２つの側面コイルのうち、少なくとも１つのコイルを電力送信コイルとして選択して受電装置に無線で電力を送信する、無線電力送信装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの各種携帯端末機には、動作電力を供給するための受電装置が取り付けられる。
【０００３】
前記受電装置は、外部の充電装置から供給される電力を充電し、充電した電力を前記携帯端末機に動作電力として供給して動作させるためのものであり、電力を充電するバッテリセルモジュールと、前記外部の充電装置から供給される電力を入力して前記バッテリセルモジュールに充電させ、前記バッテリセルモジュールに充電させた電力を放電させて前記携帯端末機に動作電力として供給する充放電回路などを含む。
【０００４】
前記充電装置と前記受電装置とを電気的に接続する方式としては、前記充電装置の電力を出力するための端子と前記受電装置の電力を入力するための端子とをケーブルやコネクタなどを介して直接接続する端子接続方式が知られている。
【０００５】
前記端子接続方式において、前記充電装置の端子と前記受電装置の端子の間には電位差がある。
【０００６】
従って、前記充電装置の端子と前記受電装置の端子とを接続又は分離する際には瞬間放電現象が起こる。
【０００７】
前記瞬間放電現象は、前記充電装置の端子及び前記受電装置の端子を摩耗させる。また、前記充電装置の端子及び前記受電装置の端子に異物が溜まっている場合は、前記瞬間放電現象により前記異物が発熱して火災などの事故が発生する恐れがあった。
【０００８】
また、湿気などにより、前記受電装置のバッテリセルモジュールに充電された電力が当該受電装置の端子から外部に自然放電され、それにより、前記受電装置の使用寿命の短縮や性能の低下を招くという問題があった。
【０００９】
近年、このような端子接続方式の様々な問題を解決するために、受電装置に無線で電力を送信する無線電力送信装置が提示されている。
【００１０】
前記無線電力送信装置は、例えば電磁誘導方式を用いて無線で電力を送信する。また、前記受電装置は、前記無線電力送信装置が無線で送信する電力を受信し、受信した電力をバッテリセルモジュールに充電させる。
【００１１】
前記無線電力送信装置は安定かつ高効率に無線で電力を送信することができるようにし、かつ、前記受電装置は前記無線電力送信装置が送信する電力を最大限受信してバッテリセルモジュールに充電させることができるようにするのに多くの努力がなされてきた。
【００１２】
前記無線電力送信装置と前記受電装置の間には端子同士の結合がないので、前記受電装置は前記無線電力送信装置に備えられた充電台の定位置に載置されることが要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、使用者が受電装置を充電台の定位置に載置しないことが頻繁に発生する。また、使用者が受電装置を充電台の定位置に載置したとしても、電力を充電する途中で、前記受電装置が取り付けられた携帯端末機に呼出信号の着信などの理由で振動が発生することにより、前記受電装置の位置が移動して前記定位置から離れることが頻繁に発生する。
【００１４】
本発明が解決しようとする課題は、受電装置が載置された位置に関係なく、最適に電力を送信することのできる、無線電力送信装置及び方法を提供することにある。
【００１５】
また、本発明が解決しようとする課題は、携帯端末機に取り付けられた受電装置に電力を充電している状態で携帯端末機に振動などが発生して受電装置の位置が移動しても、最適に電力を送信することのできる、無線電力送信装置及び方法を提供することにある。
【００１６】
本発明が解決しようとする課題は上記技術的課題に限定されず、言及していない技術的課題は本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば以下の記載から明確に理解できるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明による無線電力送信装置は、中央コイル、第１側面コイル、及び第２側面コイルを備え、受電装置に電力を送信するコアアセンブリと、前記中央コイル、前記第１側面コイル、及び前記第２側面コイルからそれぞれ送信された無線電力を受信した受電装置により測定された受信電力量を前記受電装置から受信し、前記受信した受信電力量に応じて、前記中央コイル、前記第１側面コイル、及び前記第２側面コイルのいずれか１つのコイルを電力送信コイルとして選択するか、又は前記中央コイルと共に前記第１側面コイル及び前記第２側面コイルのいずれか一方の側面コイルを電力送信コイルとして選択し、前記選択した電力送信コイルから前記受電装置に電力を送信する電力送信ユニットとを含んでもよい。
【００１８】
前記電力送信ユニットは、電力送信を制御する電力送信制御部と、前記電力送信制御部の制御により駆動信号を発生する駆動ドライバと、前記駆動信号に応じて直流電力をスイッチングして第１電力及び第２電力を生成し、前記第１電力を前記中央コイルに印加する直列共振型コンバータと、前記電力送信制御部の制御により第１側面コイル駆動信号及び第２側面コイル駆動信号を選択的に発生し、前記第２電力が前記第１側面コイル及び前記第２側面コイルの少なくとも一方に印加されるようにする側面コイル駆動部と、前記受電装置が送信する受信電力量信号及び充電完了信号を受信して前記電力送信制御部に提供する信号受信部とを含んでもよい。
【００１９】
また、本発明による無線電力送信装置は、前記第１側面コイル駆動信号及び前記第２側面コイル駆動信号により選択的に接続されて前記第２電力を前記第１側面コイル及び前記第２側面コイルに選択的に印加する第１及び第２スイッチング部をさらに含んでもよい。
【００２０】
前記中央コイルに印加される第１電力と、前記第１側面コイル又は前記第２側面コイルに印加される第２電力とは、互いに１８０°の位相差を有するようにしてもよい。
【００２１】
また、前記直列共振型コンバータは、前記第１電力と前記第２電力のどちらも発生する場合、前記中央コイルに印加される第１電力と前記第１側面コイル又は前記第２側面コイルに印加される第２電力とが互いに１８０°の位相差を有するようにしてもよい。
【００２２】
前記コアアセンブリは、第１レベルの位置に設けられる前記中央コイルと、前記第１レベルとは異なる第２レベルに設けられ、それぞれの一部分が前記中央コイルと重なるように配置される前記第１側面コイル及び前記第２側面コイルと、前記中央コイルと前記第１側面コイル及び前記第２側面コイルを収容するように形成される磁性体のコアとを含んでもよい。
【００２３】
前記中央コイルは、前記第１側面コイル及び前記第２側面コイルのそれぞれとは異なるサイズを有する。
【００２４】
前記中央コイルの第１方向に沿った幅は、前記第１側面コイル及び前記第２側面コイルのそれぞれの前記第１方向に沿った幅より小さい。
【００２５】
前記中央コイルの第１方向に沿った幅は、前記第１側面コイル及び前記第２側面コイルのそれぞれの前記第１方向に沿った幅の和の３０〜５０％であってもよい。
【００２６】
前記中央コイルの第２方向に沿った幅は、前記第１側面コイル及び前記第２側面コイルのそれぞれの前記第２方向に沿った幅と同一である。
【００２７】
前記中央コイルは、前記第１側面コイル及び前記第２側面コイルの上部に配置される。
【００２８】
前記第１側面コイルと前記第２側面コイルとは、同一のサイズを有するように形成される。
【００２９】
前記第１側面コイル及び前記第２側面コイルは、前記中央コイルの下方に配置される絶縁体であるベースに形成される第１導電パターン及び第２導電パターンであってもよい。
【００３０】
そして、本発明による無線電力送信方法は、電力送信制御部により１つの中央コイル及び２つの側面コイルが１つずつ選択されて受電装置に電力がそれぞれ送信されると、前記受電装置で測定されたそれぞれの受信電力量を受信する段階と、前記電力送信制御部により、前記受信した受信電力量に応じて、前記１つの中央コイル及び前記２つの側面コイルのいずれか１つのコイルを選択するか、又は前記１つの中央コイルを選択すると共に前記２つの側面コイルのいずれか一方の側面コイルを選択し、前記選択したコイルに電力を印加して前記受電装置に電力を送信する段階とを含んでもよい。
【００３１】
また、本発明による無線電力送信方法は、前記受電装置から受信される受信電力量が減少するか否かを判断する段階と、前記受信電力量が減少した場合、前記電力送信制御部により、前記１つの中央コイル及び前記２つの側面コイルに電力を順次印加して前記受電装置に電力を送信し、前記受電装置から受信される受信電力量を再度判断する段階と、前記電力送信制御部により、前記判断された受信電力量に応じて、前記１つの中央コイル及び前記２つの側面コイルのいずれか１つのコイルを選択するか、又は前記１つの中央コイルを選択すると共に前記２つの側面コイルのいずれか一方の側面コイルを選択し、前記選択したコイルに電力を印加して前記受電装置に電力を送信する段階とをさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明による無線電力送信装置及び方法は、１つの中央コイル及び２つの側面コイルに電力を順次印加して受電装置に電力を送信しながら、前記受電装置の受信電力量を判断し、前記判断された受信電力量に応じて前記１つの中央コイル及び前記２つの側面コイルの少なくとも１つのコイルを電力送信コイルとして選択し、前記選択した電力送信コイルに電力を供給して前記受電装置に送信する。
【００３３】
従って、前記受電装置が前記無線電力送信装置に備えられた充電台のどの位置に載置されても、最適な状態で電力を送信することができる。
【００３４】
また、前記受電装置に電力を送信してバッテリセルモジュールに充電させている状態で、前記受電装置が取り付けられた携帯端末機に振動などが発生して前記受電装置の位置が移動して、受信電力量が減少した場合、さらに前記１つの中央コイル及び前記２つの側面コイルに電力を順次印加して前記受電装置に電力を送信しながら、前記受電装置の受信電力量を判断し、前記判断された受信電力量に応じて前記１つの中央コイル及び前記２つの側面コイルの少なくとも１つのコイルを電力送信コイルとして選択し、前記選択した電力送信コイルに電力を供給して前記受電装置に送信する。
【００３５】
従って、前記受電装置に電力を送信して前記バッテリセルモジュールに充電させている状態で前記受電装置の位置が移動しても、常に最適な状態で電力を送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による無線電力送信装置を含む無線電力送信システムの構成を示す図である。
【図２】本発明による無線電力送信方法による無線電力送信装置の電力送信制御部の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明による無線電力送信装置において１つの中央コイル及び２つの側面コイルのうち電力送信コイルとして選択されるコイルを説明するための表である。
【図４】本発明による無線電力送信装置の側面コイル駆動部の詳細構成を示す回路図である。
【図５】本発明による無線電力送信装置の直列共振型コンバータ、第１スイッチング部、及び第２スイッチング部の詳細構成を示す回路図である。
【図６】本発明による無線電力送信装置のコアアセンブリの主要構成を示す分解斜視図である。
【図７】本発明による無線電力送信装置のコアアセンブリの主要構成を示す組立斜視図である。
【図８ａ】本発明による無線電力送信装置のコアアセンブリに備えられた２つの側面コイルの配置状態を説明するための断面図である。
【図８ｂ】本発明による無線電力送信装置のコアアセンブリに備えられた２つの側面コイルの配置状態を説明するための断面図である。
【図８ｃ】本発明による無線電力送信装置のコアアセンブリに備えられた２つの側面コイルの配置状態を説明するための断面図である。
【図９】本発明による無線電力送信装置のコアアセンブリに備えられた１つの中央コイル及び２つの側面コイルの概念を説明するための平面図である。
【図１０】本発明による無線電力送信装置のコアアセンブリに備えられた中央コイル及び第１側面コイルを電力送信コイルとして選択して電力を送信する動作を説明するための図である。
【図１１】本発明による無線電力送信装置のコアアセンブリの変形例の構成を示す分解斜視図である。
【図１２】本発明による無線電力送信装置のコアアセンブリの他の変形例の構成を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、添付図面を参照して本発明を実施形態により詳細に説明するが、これは本発明を限定するものではない。なお、一部の図においては、同一構成要素に同一符号を付す。
【００３８】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明するが、これは例示に過ぎない。なお、本発明の原理と概念は有用かつ簡単な説明を目的として提供される。
【００３９】
よって、本発明の基本的な理解のための必要以上の詳細な構造は提供せず、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が実施できる本発明の実施形態を図面に例示する。
【００４０】
図１は、本発明による無線電力送信装置を含む無線電力送信システムの構成を示す図である。前記無線電力送信システムは、無線で電力を送信する本発明による無線電力送信装置１００と、無線電力送信装置１００が送信する電力を受信して充電し、充電した電力を携帯端末機（図示せず）に動作電力として供給する受電装置２００とを含んでもよい。
【００４１】
そして、無線電力送信装置１００は、交流／直流コンバータ１１０、電力送信ユニット１２０、及びコアアセンブリ１３０を含んでもよい。
【００４２】
交流／直流コンバータ１１０は、外部から入力される商用交流電力を直流電力に変換し、変換された直流電力を電力送信ユニット１２０に動作電力として供給する。
【００４３】
本実施形態においては、交流／直流コンバータ１１０が無線電力送信装置１００に一体に備えられる場合を例に挙げているが、本発明を実施するにあたっては、交流／直流コンバータ１１０が無線電力送信装置１００の外部に別途備えられて電力送信ユニット１２０に直流電力を供給するように構成してもよい。
【００４４】
コアアセンブリ１３０は、後述するコア４００と、コア４００の中央に位置する１つの中央コイル１３１と、コア４００の左右両側に位置する２つの側面コイル１３３、１３５（すなわち、第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５）とを含んでもよい。
【００４５】
電力送信ユニット１２０は、交流／直流コンバータ１１０が変換した直流電力をスイッチングして第１交流電力及び第２交流電力を発生し、前記発生した第１交流電力をコアアセンブリ１３０に備えられた１つの中央コイル１３１に供給し、また、前記発生した第２交流電力を第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５に選択的に供給して、無線で電力が送信されるようにする。
【００４６】
電力送信ユニット１２０は、電力送信制御部１２１、駆動ドライバ１２２、直列共振型コンバータ１２３、側面コイル駆動部１２４、第１スイッチング部１２５、第２スイッチング部１２６、及び信号受信部１２７を含んでもよい。
【００４７】
電力送信制御部１２１は、１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５のそれぞれが電力を送信する場合に受電装置２００に受信される受信電力の量を判断し、判断された受信電力量に応じて１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５の少なくとも１つを電力送信コイルとして選択し、選択した電力送信コイルから受電装置２００に電力を送信することを制御する。
【００４８】
駆動ドライバ１２２は、電力送信制御部１２１の制御により、１つの中央コイル１３１から受電装置２００に電力を送信させる駆動信号Ａ１１〜Ａ１４、及び２つの側面コイル１３３、１３５を選択的に用いて受電装置２００に電力を送信させる駆動信号Ａ２１〜Ａ２４を発生する。
【００４９】
直列共振型コンバータ１２３は、駆動ドライバ１２２が発生する駆動信号Ａ１１〜Ａ１４、Ａ２１〜Ａ２４に応じて、交流／直流コンバータ１１０が出力する直流電力をスイッチングして、１つの中央コイル１３１から送信する第１交流電力、及び２つの側面コイル１３３、１３５を選択的に用いて送信する第２交流電力を発生する。
【００５０】
側面コイル駆動部１２４は、電力送信制御部１２１の制御により、第１側面コイル１３３に前記第２交流電力を供給させる第１側面コイル駆動信号Ｓ１、及び第２側面コイル１３５に前記第２交流電力を供給させる第２側面コイル駆動信号Ｓ２を選択的に発生する。
【００５１】
第１スイッチング部１２５及び第２スイッチング部１２６は、第１側面コイル駆動信号Ｓ１及び第２側面コイル駆動信号Ｓ２により選択的に接続され、直列共振型コンバータ１２３が発生する第２交流電力が第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５に選択的に供給されるようにする。
【００５２】
信号受信部１２７は、受電装置２００から送信される受信電力量信号や充電完了信号などを含む各種信号を受信して電力送信制御部１２１に提供する。
【００５３】
一方、受電装置２００は、電力受信コイル２１０、充電回路２２０、バッテリセルモジュール２３０、電力受信制御部２４０、及び信号送信部２５０を含んでもよい。
【００５４】
電力受信コイル２１０は、無線電力送信装置１００がコアアセンブリ１３０から送信する交流電力を受信する。
【００５５】
充電回路２２０は、電力受信コイル２１０が受信した交流電力を直流電力に変換する。
【００５６】
バッテリセルモジュール２３０は、充電回路２２０が変換した直流電力を充電する。
【００５７】
電力受信制御部２４０は、充電回路２２０がバッテリセルモジュール２３０に電力を充電することを制御し、電力受信コイル２１０の受信電力量及びバッテリセルモジュール２３０の充電完了を判断して、受信電力量信号及び充電完了信号を含む各種信号を発生し、発生した各種信号を電力受信コイル２１０から無線電力送信装置１００に送信することを制御する。
【００５８】
信号送信部２５０は、電力受信制御部２４０の制御により、前記受信電力量信号及び前記充電完了信号を含む各種信号を発生して電力受信コイル２１０から無線電力送信装置１００に送信する。
【００５９】
図１において、符号Ｃ１、Ｃ２及びＬ１、Ｌ２は、１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５に第１交流電力及び第２交流電力を選択的に供給して受電装置２００に電力を送信する場合、１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５にそれぞれ直列に接続されて１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５に直列共振を発生させるキャパシタ及びコイルである。
【００６０】
このように構成される無線電力送信システムにおいては、図２に示すように、電力送信制御部１２１が、コアアセンブリ１３０が設けられた充電台（図示せず）に受電装置２００が載置されているか否かを判断する（Ｓ３００）。
【００６１】
ここで、コアアセンブリ１３０は、前記充電台の下部に備えられている。コアアセンブリ１３０の１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５を用いて前記充電台に受電装置２００が載置されているか否かを判断する動作は、一般的なものであるので具体的な動作は省略する。
【００６２】
ステップＳ３００において、前記充電台に受電装置２００が載置されていると判断された場合、電力送信制御部１２１は、１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５のそれぞれを１つずつ順次選択して電力を供給し、受電装置２００に電力を送信する（Ｓ３０２）。
【００６３】
すなわち、まず、電力送信制御部１２１が駆動ドライバ１２２を制御して駆動信号Ａ１１〜Ａ１４を発生させ、発生した駆動信号Ａ１１〜Ａ１４により、直列共振型コンバータ１２３が交流／直流コンバータ１１０から出力される直流電力をスイッチングして第１交流電力を発生する。すると、直列共振型コンバータ１２３が発生した第１交流電力がキャパシタＣ１及びコイルＬ１を介して１つの中央コイル１３１に印加されて中央コイル１３１に共振が発生することにより、受電装置２００に無線で電力が送信される。
【００６４】
中央コイル１３１に電力を供給して受電装置２００に電力を送信した後、電力送信制御部１２１が駆動ドライバ１２２を制御して駆動信号Ａ２１〜Ａ２４を発生させ、発生した駆動信号Ａ２１〜Ａ２４により、直列共振型コンバータ１２３が交流／直流コンバータ１１０から出力される直流電力をスイッチングして第２交流電力を発生する。そして、電力送信制御部１２１が側面コイル駆動部１２４を制御して第１側面コイル駆動信号Ｓ１を発生させ、発生した第１側面コイル駆動信号Ｓ１を第１スイッチング部１２５に印加して接続させる。すると、直列共振型コンバータ１２３が発生した第２交流電力がキャパシタＣ２、コイルＬ２、及び第１スイッチング部１２５を介して第１側面コイル１３３に印加されて第１側面コイル１３３に共振が発生することにより、受電装置２００に無線で電力が送信される。
【００６５】
第１側面コイル１３３に電力を供給して受電装置２００に電力を送信した後、電力送信制御部１２１が駆動ドライバ１２２を制御して継続して駆動信号Ａ２１〜Ａ２４を発生させ、発生した駆動信号Ａ２１〜Ａ２４により、直列共振型コンバータ１２３が交流／直流コンバータ１１０から出力される直流電力をスイッチングして第２交流電力を発生する。そして、電力送信制御部１２１が側面コイル駆動部１２４を制御して第２側面コイル駆動信号Ｓ２を発生させ、発生した第２側面コイル駆動信号Ｓ２を第２スイッチング部１２６に印加して接続させる。すると、直列共振型コンバータ１２３が発生した第２交流電力がキャパシタＣ２、コイルＬ２、及び第２スイッチング部１２６を介して第２側面コイル１３５に印加されて第２側面コイル１３５に共振が発生することにより、受電装置２００に無線で電力が送信される。
【００６６】
本実施形態においては、電力送信制御部１２１が中央コイル１３１、第１側面コイル１３３、及び第２側面コイル１３５を順次選択して受電装置２００に電力を送信することを例に挙げているが、本発明による無線電力送信装置１００を実施するにあたっては、受電装置２００に電力を送信する中央コイル１３１、第１側面コイル１３３、及び第２側面コイル１３５の順序は任意に変更可能である。
【００６７】
中央コイル１３１、第１側面コイル１３３、及び第２側面コイル１３５を順次選択して受電装置２００に電力を送信している状態で、電力送信制御部１２１は、１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５のそれぞれを用いて電力を送信した場合に受電装置２００に受信される受信電力の量を判断する（Ｓ３０４）。
【００６８】
より具体的には、１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５のそれぞれを順次用いて受電装置２００に電力を送信すると、送信された電力を受電装置２００の電力受信コイル２１０が受信し、受信した電力を充電回路２２０が直流電力に変換してバッテリセルモジュール２３０に充電する。
【００６９】
このとき、受電装置２００の電力受信制御部２４０は、充電回路２２０がバッテリセルモジュール２３０に充電する電力から、電力受信コイル２１０の受信電力量を判断する。
【００７０】
そして、電力受信制御部２４０は、前記判断された受信電力量に応じて信号送信部２５０を制御して受信電力量信号を発生し、発生した受信電力量信号は、電力受信コイル２１０から１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５に誘導される。１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５に誘導された受信電力量信号は、信号受信部１２７が受信して電力送信制御部１２１に出力する。電力送信制御部１２１は、信号受信部１２７が出力した受信電力量信号を入力し、１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５のそれぞれを用いて電力を送信したときに受電装置２００に受信される受信電力の量を判断する。
【００７１】
受電装置２００の受信電力量が判断されると、電力送信制御部１２１は、判断された受信電力量に基づいて、１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５のうち、受電装置２００に最適な状態で電力を送信できる少なくとも１つのコイルを、電力を送信する電力送信コイルとして選択する（Ｓ３０６）。
【００７２】
例えば、本発明において、図３に示すように、受電装置２００が第１側面コイル１３３の上部に位置して第１側面コイル１３３だけで最適な状態で電力を送信できると判断された場合、電力送信制御部１２１は、第１側面コイル１３３のみを電力送信コイルとして選択する。
【００７３】
受電装置２００が中央コイル１３１の上部に位置して中央コイル１３１だけで最適な状態で電力を送信できると判断された場合、電力送信制御部１２１は、中央コイル１３１のみを電力送信コイルとして選択する。
【００７４】
受電装置２００が第２側面コイル１３５の上部に位置して第２側面コイル１３５だけで最適な状態で電力を送信できると判断された場合、電力送信制御部１２１は、第２側面コイル１３５のみを電力送信コイルとして選択する。
【００７５】
また、受電装置２００が第１側面コイル１３３及び中央コイル１３１の上部に位置して第１側面コイル１３３及び中央コイル１３１から最適な状態で電力を送信できると判断された場合、電力送信制御部１２１は、第１側面コイル１３３及び中央コイル１３１を電力送信コイルとして選択する。
【００７６】
受電装置２００が中央コイル１３１及び第２側面コイル１３５の上部に位置して中央コイル１３１及び第２側面コイル１３５から最適な状態で電力を送信できると判断された場合、電力送信制御部１２１は、中央コイル１３１及び第２側面コイル１３５を電力送信コイルとして選択する。
【００７７】
このようにして電力を送信する電力送信コイルが選択されると、電力送信制御部１２１は、駆動ドライバ１２２及び側面コイル駆動部１２４を制御して、前記選択した電力送信コイルに第１交流電力及び第２交流電力を選択的に供給し、供給された交流電力が受電装置２００に送信されるようにする（Ｓ３０８）。
【００７８】
この状態で、電力送信制御部１２１は、信号受信部１２７が受信した信号を入力し、受電装置２００から充電完了信号が受信されるか否かを判断し（Ｓ３１０）、前記充電完了信号が受信されない場合、信号受信部１２７が受信した受信電力量信号に基づいて、受電装置２００の受信電力量が減少したか否かを判断する（Ｓ３１２）。
【００７９】
前記判断の結果、充電完了信号が受信されず、また、受信電力量が減少していない場合、電力送信制御部１２１は、ステップＳ３０８に戻り、前記選択した電力送信コイルから受電装置２００に電力を送信し、信号受信部１２７が受信した信号を入力し、充電完了信号が受信されるか否かと、受信電力量が減少したか否かを判断する動作を繰り返し行う。
【００８０】
この状態で、受電装置２００が取り付けられた携帯端末機に振動などが発生して受電装置２００の位置が移動すると、受電装置２００の受信電力量が減少する。
【００８１】
すると、受電装置２００の電力受信制御部２４０は、信号送信部２５０を制御して受信電力量が減少したことを示す受信電力量信号を発生し、発生した受信電力量信号は無線電力送信装置１００に送信される。
【００８２】
無線電力送信装置１００の電力送信制御部１２１は、信号受信部１２７が受信した受信電力量信号を入力し、受電装置２００の受信電力量が減少したか否かを判断し、受信電力量が減少した場合、ステップＳ３０２に戻り、前述のように、１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５のそれぞれを介して受電装置２００に電力を送信しながら、受電装置２００の受信電力量を判断し、判断された受信電力量に応じて受電装置２００に最適な状態で電力を送信できる少なくとも１つのコイルを電力送信コイルとして選択し、選択した電力送信コイルに応じて駆動ドライバ１２２及び側面コイル駆動部１２４を選択的に制御して受電装置２００に最適な状態で電力を送信する動作を繰り返し行う。
【００８３】
このようにして受電装置２００に最適な状態で電力を送信している状態で、バッテリセルモジュール２３０が満充電された場合、電力受信制御部２４０は、信号送信部２５０を制御して充電完了信号を発生し、発生した充電完了信号は電力受信コイル２１０から無線電力送信装置１００に送信される。
【００８４】
無線電力送信装置１００の電力送信制御部１２１は、信号受信部１２７の信号を入力して充電完了信号が受信されたか否かを判断し、充電完了信号が受信された場合、電力の送信を停止する（Ｓ３１４）。
【００８５】
図４は、本発明による無線電力送信装置の側面コイル駆動部の詳細構成を示す回路図である。図４を参照すると、本発明の側面コイル駆動部１２４は、電力送信制御部１２１の制御信号が出力される出力端子が、抵抗Ｒ１を介して抵抗Ｒ３及びトランジスタＱ１に接続されると共に、インバータＩＮＶ及び抵抗Ｒ２を介して抵抗Ｒ４及びトランジスタＱ２に接続される。
【００８６】
そして、電源端子Ｖｃｃは、トランジスタＱ３のエミッタに接続されると共に抵抗Ｒ５を介してトランジスタＱ３のベースに接続され、また、トランジスタＱ４のエミッタに接続されると共に抵抗Ｒ６を介してトランジスタＱ４のベースに接続される。さらに、抵抗Ｒ５とトランジスタＱ３との接続点が抵抗Ｒ７を介してトランジスタＱ１のコレクタに接続され、また、抵抗Ｒ６とトランジスタＱ４との接続点が抵抗Ｒ８を介してトランジスタＱ２のコレクタに接続される。
【００８７】
また、トランジスタＱ３のコレクタにキャパシタＣ３が接続され、トランジスタＱ４のコレクタにキャパシタＣ４が接続される。さらに、トランジスタＱ３のコレクタとキャパシタＣ３との接続点から抵抗Ｒ９を介して第１スイッチング部１２５に第１側面コイル駆動信号Ｓ１が出力され、トランジスタＱ４のコレクタとキャパシタＣ４との接続点から抵抗Ｒ１０を介して第２スイッチング部１２６に第２側面コイル駆動信号Ｓ２が出力される。
【００８８】
このように構成された本発明の側面コイル駆動部１２４は、電源端子Ｖｃｃに動作電力が印加された状態で、電力送信制御部１２１から制御信号として論理１の高電位信号が出力されると、前記高電位信号が抵抗Ｒ１を介してトランジスタＱ１のベースに印加される。
【００８９】
すると、トランジスタＱ１がオンとなり、電源端子Ｖｃｃの動作電力が抵抗Ｒ５、Ｒ７及びトランジスタＱ１を介して接地に流れてトランジスタＱ３がオンとなり、電源端子Ｖｃｃの動作電力がトランジスタＱ３を経てキャパシタＣ３により雑音などが除去されて第１側面コイル駆動信号Ｓ１として抵抗Ｒ９を介して出力され、第１スイッチング部１２５は接続（オン）状態となる。
【００９０】
このとき、電力送信制御部１２１から出力される論理１の高電位信号がインバータＩＮＶにより論理０の低電位信号に変換されてトランジスタＱ２のベースに印加されるので、トランジスタＱ２がオフとなり、トランジスタＱ２のオフによりトランジスタＱ４もオフとなり、第２側面コイル駆動信号Ｓ２が出力されず、第２スイッチング部１２６は遮断（オフ）状態となる。
【００９１】
そして、電力送信制御部１２１から制御信号として論理０の低電位信号が出力されると、トランジスタＱ１のベースに印加されるので、トランジスタＱ１がオフとなり、トランジスタＱ１のオフによりトランジスタＱ３もオフとなり、第１側面コイル駆動信号Ｓ１が出力されず、第１スイッチング部１２５は遮断（オフ）状態となる。
【００９２】
このとき、電力送信制御部１２１から出力される論理０の低電位信号がインバータＩＮＶにより論理１の高電位信号に変換されてトランジスタＱ２のベースに印加されるので、トランジスタＱ２がオンとなり、トランジスタＱ２のオンによりトランジスタＱ４もオンとなり、第２側面コイル駆動信号Ｓ２が出力され、第２スイッチング部１２６はスイッチングされて接続（オン）状態となる。
【００９３】
図５は、本発明による無線電力送信装置の直列共振型コンバータ、第１スイッチング部、及び第２スイッチング部の詳細構成を示す回路図である。図５を参照すると、本発明の直列共振型コンバータ１２３は、電源端子Ｖｃｃと接地との間にＰモストランジスタＰＭ１及びＮモストランジスタＮＭ１、ＰモストランジスタＰＭ２及びＮモストランジスタＮＭ２、ＰモストランジスタＰＭ３及びＮモストランジスタＮＭ３、ＰモストランジスタＰＭ４及びＮモストランジスタＮＭ４をそれぞれ直列に接続し、ＰモストランジスタＰＭ１、ＰＭ２及びＮモストランジスタＮＭ１、ＮＭ２のソースとドレインとの間にダイオードＤ１〜Ｄ４をそれぞれ接続し、ＰモストランジスタＰＭ３、ＰＭ４及びＮモストランジスタＮＭ３、ＮＭ４のソースとドレインとの間にダイオードＤ５〜Ｄ８をそれぞれ接続し、ＰモストランジスタＰＭ１及びＮモストランジスタＮＭ１の接続点、ＰモストランジスタＰＭ２及びＮモストランジスタＮＭ２の接続点から第２電力が出力されて第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５の少なくとも一方に印加され、ＰモストランジスタＰＭ３及びＮモストランジスタＮＭ３の接続点、ＰモストランジスタＰＭ４及びＮモストランジスタＮＭ４の接続点から第１電力が出力されて中央コイル１３１に印加されるように構成される。
【００９４】
そして、本発明の第１スイッチング部１２５は、第１側面コイル駆動信号Ｓ１がＮモストランジスタＮＭ５、ＮＭ６のゲートに印加されるように接続されると共に、その接続点が抵抗Ｒ１１を介してＮモストランジスタＮＭ５、ＮＭ６のソースに共通に接続され、ＮモストランジスタＮＭ５、ＮＭ６のソースとドレインとの間にダイオードＤ９、Ｄ１０がそれぞれ接続される。同様に、本発明の第２スイッチング部１２６は、第２側面コイル駆動信号Ｓ２がＮモストランジスタＮＭ７、ＮＭ８のゲートに印加されるように接続されると共に、その接続点が抵抗Ｒ１２を介してＮモストランジスタＮＭ７、ＮＭ８のソースに共通に接続され、ＮモストランジスタＮＭ７、ＮＭ８のソースとドレインとの間にダイオードＤ１１、Ｄ１２がそれぞれ接続される。
【００９５】
また、ＮモストランジスタＮＭ５のドレインとＮモストランジスタＮＭ８のドレインとが接続されると共に、ＮモストランジスタＮＭ６のドレインとＮモストランジスタＮＭ７のドレインとの間に第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５が直列に接続され、ＮモストランジスタＮＭ５のドレイン及びＮモストランジスタＮＭ８のドレインの接続点と第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５の接続点に直列共振型コンバータ１２３から出力される第２電力が印加されるように構成される。
【００９６】
このように構成された本発明においては、側面コイル駆動部１２４から第１側面コイル駆動信号Ｓ１が出力された場合、第１スイッチング部１２５のＮモストランジスタＮＭ５、ＮＭ６がオンとなるので、第１スイッチング部１２５は接続状態となる。
【００９７】
そして、側面コイル駆動部１２４から第２側面コイル駆動信号Ｓ２が出力された場合、第２スイッチング部１２６のＮモストランジスタＮＭ７、ＮＭ８がオンとなるので、第２スイッチング部１２６は接続状態となる。
【００９８】
ここで、側面コイル駆動部１２４は、第１側面コイル駆動信号Ｓ１及び第２側面コイル駆動信号Ｓ２を選択的に出力するので、第１スイッチング部１２５と第２スイッチング部１２６とが同時に接続又は遮断状態となることはなく、いずれか一方が接続状態であれば他方は遮断状態である。
【００９９】
そして、駆動ドライバ１２２から出力される駆動信号Ａ２１〜Ａ２４により、直列共振型コンバータ１２３のＰモストランジスタＰＭ３及びＮモストランジスタＮＭ４がオン状態となり、ＰモストランジスタＰＭ４及びＮモストランジスタＮＭ３がオフ状態となる場合、電源端子Ｖｃｃの動作電力がＰモストランジスタＰＭ３、キャパシタＣ１、コイルＬ１、中央コイル１３１、及びＮモストランジスタＮＭ４を順次流れる。また、駆動ドライバ１２２から出力される駆動信号Ａ２１〜Ａ２４により、直列共振型コンバータ１２３のＰモストランジスタＰＭ３及びＮモストランジスタＮＭ４がオフ状態となり、ＰモストランジスタＰＭ４及びＮモストランジスタＮＭ３がオン状態となる場合、電源端子Ｖｃｃの動作電力がＰモストランジスタＰＭ４、中央コイル１３１、コイルＬ１、キャパシタＣ１、及びＮモストランジスタＮＭ３を順次流れる。
【０１００】
このように、ＰモストランジスタＰＭ３及びＮモストランジスタＮＭ４がオン状態となり、ＰモストランジスタＰＭ４及びＮモストランジスタＮＭ３がオン状態となることを繰り返すことにより、直列共振型コンバータ１２３は交流電力である第１電力を発生し、発生した第１電力は中央コイル１３１に印加されて受電装置２００に電力が送信される。
【０１０１】
ここで、ＰモストランジスタＰＭ３及びＮモストランジスタＮＭ４をオン状態からオフ状態に切り替えた後に直ちにＰモストランジスタＰＭ４及びＮモストランジスタＮＭ３をオフ状態からオン状態に切り替えた場合、ＰモストランジスタＰＭ３とＮモストランジスタＮＭ３が同時にオン状態となったり、ＰモストランジスタＰＭ４とＮモストランジスタＮＭ４が同時にオン状態となって損傷することがある。
【０１０２】
従って、本発明においては、ＰモストランジスタＰＭ３及びＮモストランジスタＮＭ４をオフ状態に切り替えた後にＰモストランジスタＰＭ４及びＮモストランジスタＮＭ３をオン状態に切り替えるか、又はＰモストランジスタＰＭ４及びＮモストランジスタＮＭ３をオフ状態に切り替えた後にＰモストランジスタＰＭ３及びＮモストランジスタＮＭ４をオン状態に切り替える場合、所定のデッドタイムをおくことにより、ＰモストランジスタＰＭ３とＮモストランジスタＮＭ３が同時にオン状態となったり、ＰモストランジスタＰＭ４とＮモストランジスタＮＭ４が同時にオン状態となることを防止することが好ましい。
【０１０３】
そして、駆動ドライバ１２２から出力される駆動信号Ａ１１〜Ａ１４により、直列共振型コンバータ１２３のＰモストランジスタＰＭ１及びＮモストランジスタＮＭ２がオン状態となり、ＰモストランジスタＰＭ２及びＮモストランジスタＮＭ１がオフ状態となる場合、電源端子Ｖｃｃの動作電力がＰモストランジスタＰＭ１、キャパシタＣ２、コイルＬ２、第１スイッチング部１２５、第１側面コイル１３３、及びＮモストランジスタＮＭ２を順次流れる。また、駆動ドライバ１２２から出力される駆動信号Ａ１１〜Ａ１４により、直列共振型コンバータ１２３のＰモストランジスタＰＭ１及びＮモストランジスタＮＭ２がオフ状態となり、ＰモストランジスタＰＭ２及びＮモストランジスタＮＭ１がオン状態となる場合、電源端子Ｖｃｃの動作電力がＰモストランジスタＰＭ２、第１側面コイル１３３、第１スイッチング部１２５、コイルＬ２、キャパシタＣ２、及びＮモストランジスタＮＭ１を順次流れる。
【０１０４】
このように、ＰモストランジスタＰＭ１及びＮモストランジスタＮＭ２がオン状態となり、ＰモストランジスタＰＭ２及びＮモストランジスタＮＭ１がオン状態となることを繰り返すことにより、直列共振型コンバータ１２３は交流電力である第２電力を発生し、発生した第２電力は第１側面コイル１３３に印加されて受電装置２００に電力が送信される。
【０１０５】
なお、このような動作は、第１スイッチング部１２５が接続状態であり、第２スイッチング部１２６が遮断状態である場合を仮定して説明したものであり、第１スイッチング部１２５が遮断状態であり、第２スイッチング部１２６が接続状態である場合は、第２電力が第１側面コイル１３３ではなく第２側面コイル１３５に印加されて受電装置２００に電力が送信される。
【０１０６】
このように受電装置２００に電力を送信するにあたって、中央コイル１３１及び第１側面コイル１３３が選択されて受電装置２００に電力を送信する場合が発生し得る。
【０１０７】
この場合、中央コイル１３１と第１側面コイル１３３とが１８０゜の位相差を有して電力を送信することが好ましい。
【０１０８】
このために、駆動ドライバ１２２が駆動信号Ａ１１〜Ａ１４と駆動信号Ａ２１〜Ａ２４のどちらも発生する場合、駆動信号Ａ１１〜Ａ１４と駆動信号Ａ２１〜Ａ２４とを１８０゜の位相差を有するように発生することにより、中央コイル１３１と第１側面コイル１３３とが１８０゜の位相差を有する電力を受電装置２００に送信するようにする。
【０１０９】
また、中央コイル１３１及び第２側面コイル１３５が選択されて受電装置２００に電力を送信する場合も、中央コイル１３１と第２側面コイル１３５とが１８０゜の位相差を有して電力を送信することが好ましい。
【０１１０】
図６は、本発明による無線電力送信装置のコアアセンブリの主要構成を示す分解斜視図であり、図７は、本発明による無線電力送信装置のコアアセンブリの組立斜視図である。図６及び図７を参照すると、本発明のコアアセンブリ１３０は、１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５と、コア４００と、回路基板４１０とを備える。
【０１１１】
１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５は、同一方向に巻回された形態を有する。なお、図６及び図７においては、１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５が全体としてトラック状（四角形状）になるように巻回されることを示すが、これに限定されるものではなく、１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５は楕円形状に巻回されてもよい。
【０１１２】
また、図示していないが、第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５を四角形状に巻回し、中央コイル１３１をトラック状に巻回してもよい。この場合、トラック状に巻回された中央コイル１３１は受電装置２００の位置自由度を高める。
【０１１３】
中央コイル１３１と第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５としては、複数本の電線を撚り合わせて形成されるリッツ（Litz）タイプや、ＵＳＴＣワイヤ、ＵＥＷ（polyUrethane Enameled Wire）、ＰＥＷ（Polyurethane Enameled Wire）、ＴＩＷ（Triple Insulated Wire）などをはじめとする各種タイプのワイヤを使用することができる。
【０１１４】
１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５の位置関係について説明すると、第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５が下方に配置され、中央コイル１３１が第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５の上部に位置する。つまり、中央コイル１３１が第１レベルに位置する場合、第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５は前記第１レベルとは異なる、具体的には前記第１レベルより低い、第２レベルに位置する。このような配置により、第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５のそれぞれの一部分は中央コイル１３１と重なって外部に露出しなくなる。
【０１１５】
コア４００は、磁性体からなるものであり、１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５を収容する。そして、コア４００は板状に形成されてもよい。本実施形態においては、略直方体状のコア４００を例示する。具体的には、コア４００は、４つの角部がラウンド処理された直方体状に形成される。
【０１１６】
回路基板４１０は、コア４００の下面に対向するように、コア４００の下方に配置される。そして、回路基板４１０はコア４００の面積より大きい面積を有する。回路基板４１０の一部分４１１はコア４００を下方から支持し、回路基板４１０の他の部分４１３には中央コイル１３１と第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５に電力を供給するための電力送信ユニット１２０の部品が配置されるようにしてもよい。
【０１１７】
さらに、回路基板４１０とコア４００との間には、少なくとも１つの遮蔽層又は絶縁層（図示せず）が備えられてもよい。前記遮蔽層又は絶縁層は、中央コイル１３１と第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５から発生した磁場により回路基板４１０に配置された電力送信ユニット１２０が影響を受けることを低減する。
【０１１８】
以下、このような本発明のコアアセンブリ１３０の構成をより詳細に説明する。
【０１１９】
本発明のコアアセンブリ１３０は、１つの中央コイル１３１と、１つの中央コイル１３１とは異なるサイズ（面積）を有する２つの側面コイル１３３、１３５とを備える。本実施形態において、１つの中央コイル１３１は、第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５のそれぞれより小さく形成され、側面コイル１３３、１３５の上部に位置する。なお、１つの中央コイル１３１は、必要に応じて第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５のそれぞれと等しいか大きく形成されてもよい。
【０１２０】
中央コイル１３１は２つの端部１３１ａ、１３１ｂを有し、第１側面コイル１３３は２つの端部１３３ａ、１３３ｂを有し、第２側面コイル１３５は２つの端部１３５ａ、１３５ｂを有する。
【０１２１】
コアアセンブリ１３０に備えられたコア４００の主面には、中央コイル１３１及び側面コイル１３３、１３５を収容するための凹部４０１が形成される。凹部４０１は、コア４００の外周縁に沿って上方に突出する側壁４０１ａにより限定される。
【０１２２】
そして、側壁４０１ａには、凹部４０１と外部とを連通させる複数の延長溝４０５ａ、４０５ｂ、４０７ａ、４０７ｂ、４０９ａ、４０９ｂが形成される。延長溝４０５ａ、４０５ｂを通って中央コイル１３１の両端部１３１ａ、１３１ｂが外部に延び、延長溝４０７ａ、４０７ｂを通って第１側面コイル１３３の両端部１３３ａ、１３３ｂが外部に延び、延長溝４０９ａ、４０９ｂを通って第２側面コイル１３５の両端部１３５ａ、１３５ｂが外部に延びる。
【０１２３】
コア４００は、磁性体で形成され、凹部４０１に収容された１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５に供給される電力により発生する磁界のうち、受電装置２００に向かう方向から外れた磁界を遮蔽する。
【０１２４】
そして、凹部４０１は、閉曲線状、具体的には長方形又は楕円形の輪郭線を有するようにリセスされて形成される。また、凹部４０１のサイズは、並んで配置された１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５が共に形成する外周がややきつく（tightly）収容される程度にしてもよい。
【０１２５】
これにより、第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５は、コア４００の凹部４０１に収容されるだけでコア４００の凹部４０１内で設定された位置に固定される。
【０１２６】
側壁４０１ａは、凹部４０１がリセスされた深さに対応する高さを有する。また、側壁４０１ａは、１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５の厚さの和に対応する高さを有し、１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５に印加された電力により発生する磁界が側壁４０１ａに向かう方向に漏れることを遮断又は緩和するように形成されてもよい。
【０１２７】
また、側壁４０１ａの内面は、前述のように、きつく収容される１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５の外周に接触し、１つの中央コイル１３１及び２つの側面コイル１３３、１３５が所定の位置に固定されるようにしてもよい。
【０１２８】
凹部４０１の底面には、２つのサポート４０３ａ、４０３ｂが突設されてもよい。サポート４０３ａは、第１側面コイル１３３の中央に備えられた中空部に対応する位置に形成されて第１側面コイル１３３の中空部に挿入され、サポート４０３ｂは、第２側面コイル１３５の中央に備えられた中空部に対応する位置に形成されて第２側面コイル１３５の中空部に挿入される。つまり、２つのサポート４０３ａ、４０３ｂは、第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５が設定された位置から離脱しないようにし、それらの配置関係が設定通りに維持されるようにする。
【０１２９】
サポート４０３ａ、４０３ｂの形状は、側面コイル１３３、１３５の中空部の内周面の形状に対応して形成されてもよい。本実施形態において、サポート４０３ａ、４０３ｂの外周は、側面コイル１３３、１３５の曲線状の中空部の内周面に対応して、曲線区間を有する。第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５とは異なり、中央コイル１３１の位置は、両面テープにより第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５の上部に取り付けられる方式で決定されるようにしてもよい。
【０１３０】
また、側壁４０１ａには、凹部４０１と外部とを連通させる複数の延長溝４０５ａ、４０５ｂ、４０７ａ、４０７ｂ、４０９ａ、４０９ｂが形成される。一対の延長溝４０５ａ、４０５ｂは、中央コイル１３１の両端部１３１ａ、１３１ｂに対応する位置に形成され、一対の延長溝４０７ａ、４０７ｂは、第１側面コイル１３３の両端部１３３ａ、１３３ｂに対応する位置に形成され、一対の延長溝４０９ａ、４０９ｂは、第２側面コイル１３５の両端部１３５ａ、１３５ｂに対応する位置に形成される。
【０１３１】
回路基板４１０の上面はコア４００の下面に対向して配置される。また、回路基板４１０には、回路基板４１０の長辺に沿って延長溝４０５ａ、４０５ｂ、４０７ａ、４０７ｂ、４０９ａ、４０９ｂに対応する６つの貫通孔４１５が形成される。貫通孔４１５を貫通した中央コイル１３１の両端部１３１ａ、１３１ｂ、第１側面コイル１３３の両端部１３３ａ、１３３ｂ、及び第２側面コイル１３５の両端部１３５ａ、１３５ｂのそれぞれは、回路基板４１０の底面に形成された回路パターン（図示せず）にそれぞれ接続される。
【０１３２】
そして、図８ａに示すように、第１側面コイル１３３と第２側面コイル１３５とは、接するように構成されてもよい。
【０１３３】
また、図８ｂに示すように、第１側面コイル１３３と第２側面コイル１３５とは、所定間隔離隔して設けられてもよい。第１側面コイル１３３と第２側面コイル１３５とが所定間隔離隔して設けられる場合は、第１側面コイル１３３と第２側面コイル１３５との間にコア４００が突出するようにしてもよい。
【０１３４】
さらに、図８ｃに示すように、第１側面コイル１３３と第２側面コイル１３５とは、一部分が重なるように配置されてもよい。第１側面コイル１３３と第２側面コイル１３５との一部分が重なるように配置される場合は、コア４００が段差を有して形成されて第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５を収容するように構成してもよい。
【０１３５】
図８ｃにおいては、第２側面コイル１３５の上部に第１側面コイル１３３の一部分が重なることを例に示すが、第１側面コイル１３３の上部に第２側面コイル１３５の一部分が重なるように構成してもよい。
【０１３６】
以下、中央コイル１３１と第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５の関係について図９及び図１０を参照して説明する。
【０１３７】
図９は、本発明による無線電力送信装置のコアアセンブリに備えられた１つの中央コイル及び２つの側面コイルの概念を説明するための平面図であり、図１０は、図９のＡ−Ａ線断面図であって、受電装置に電力を送信する動作を説明するためのものである。図９及び図１０においては、図８ａに示すように第１側面コイル１３３と第２側面コイル１３５とが接するように構成された例を示す。
【０１３８】
図９及び図１０を参照すると、中央コイル１３１は、図の横方向である第１方向Ｗ１に沿った幅が、第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５のそれぞれより小さい。また、中央コイル１３１は、第１方向Ｗ１と略直交する第２方向Ｗ２に沿った幅が、第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５と同一である。
【０１３９】
これにより、第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５のそれぞれは、中央コイル１３１から外れた部分が上部に露出する。
【０１４０】
ここで、中央コイル１３１の第１方向Ｗ１に沿った幅は、第１側面コイル１３３の第１方向Ｗ１に沿った幅と第２側面コイル１３５の第１方向Ｗ１に沿った幅との和の３０〜５０％にしてもよい。
【０１４１】
第１方向Ｗ１に沿った幅とは異なり、第２方向Ｗ２に沿った幅は、中央コイル１３１と第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５が同一であってもよい。また、第１側面コイル１３３と第２側面コイル１３５とは同一のサイズを有するようにしてもよい。前述のように第１方向Ｗ１は第２方向Ｗ２と略直交する方向であり、中央コイル１３１と第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５のそれぞれは略四角形状に形成されてもよい。
【０１４２】
さらに、第１側面コイル１３３と第２側面コイル１３５との対向する側面同士が中央コイル１３１の中心Ｃを通る線Ｒで会うようにしてもよい。
【０１４３】
このような構成によれば、中央コイル１３１は、コアアセンブリ１３０の中央に位置して電力を送信する基本コイルに設定してもよい。よって、使用者が受電装置２００を無線電力送信装置１００の充電台の略中央に載置すると、中央コイル１３１による電力が送信されてバッテリセルモジュール２３０に充電される。受電装置２００が無線電力送信装置１００の充電台の中央から外れると、第１側面コイル１３３又は第２側面コイル１３５が中央コイル１３１を補助して電力を送信する。
【０１４４】
ここで、第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５のどちらも中央コイル１３１の直ぐ下のレベルに位置することにより、第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５のどちらも受電装置２００から大きく離れることはない。これは、離隔し過ぎたコイルにより受電装置２００への電力送信効率が低下することを最小限に抑える。
【０１４５】
また、本発明の電力送信制御部１２１の制御により中央コイル１３１が受電装置２００に電力を送信する場合、第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５の少なくとも一方に電力が供給されて中央コイル１３１と共に受電装置２００に電力を送信することができる。
【０１４６】
このとき、電力を送信する第１側面コイル１３３又は第２側面コイル１３５が発生する磁界が中央コイル１３１が発生する磁界を補強する。
【０１４７】
従って、受電装置２００は、均一な磁界により均一に電力を受信することができる。
【０１４８】
具体的な例として、図１０は、中央コイル１３１に電力が供給されて受電装置２００に電力を送信している状態で第１側面コイル１３３に電力が供給されて、中央コイル１３１及び第１側面コイル１３３が共に受電装置２００に電力を送信する場合を示す。
【０１４９】
中央コイル１３１による磁界密度Ｍ１は中央コイル１３１の中心Ｃから縁部に行くほど減少し、同様に、第１側面コイル１３３による磁界密度Ｍ２も第１側面コイル１３３の中心から縁部に行くほど減少する。
【０１５０】
ところが、中央コイル１３１による磁界と第１側面コイル１３３による磁界とが互いに補強し合うことにより、中央コイル１３１と第１側面コイル１３３とが重なる部分における磁界密度Ｍ３はより高いレベルを有する。
【０１５１】
この場合、本発明による無線電力送信装置１００においては、中央コイル１３１と第１側面コイル１３３に電力を半分に分けて印加して受電装置２００に電力を送信することができるので、中央コイル１３１及び第１側面コイル１３３の熱的ストレスが低くなり、電力損失も減少する。
【０１５２】
次に、本発明のコアアセンブリ１３０の変形例について図１１を参照して説明する。
【０１５３】
図１１は、本発明による無線電力送信装置のコアアセンブリの変形例の構成を示す分解斜視図である。図１１を参照すると、本発明のコアアセンブリ１３０の変形例においては、図６に示すコアアセンブリ１３０とほぼ類似し、図６に示す第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５が他の形態に変更された点が異なる。
【０１５４】
具体的には、中央コイル１３１の下部に絶縁体のベース５００がさらに備えられ、図６に示す第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５は、ベース５００に形成された第１導電パターン１３３−１及び第２導電パターン１３５−１に置換される。第１導電パターン１３３−１及び第２導電パターン１３５−１は、それぞれ金属帯が螺旋状に延びる形状で平面的に形成される。
【０１５５】
このような第１導電パターン１３３−１及び第２導電パターン１３５−１は、ベース５００に金属板、例えば銅板を取り付けてエッチング工程を行うことにより、一度に形成することができる。第１導電パターン１３３−１及び第２導電パターン１３５−１がベース５００を媒体として１つの部材で形成されることにより、コアアセンブリ１３０の組立工程が簡単になる。また、コア４００にサポート４０３ａ、４０３ｂ（図６参照）を形成する必要がなくなる。
【０１５６】
さらに、第１導電パターン１３３−１及び第２導電パターン１３５−１は、図６に示す第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５より薄く形成することができる。
【０１５７】
従って、第１導電パターン１３３−１及び第２導電パターン１３５−１の厚さ方向の中心から受電装置２００までの距離が、図６に示す第１側面コイル１３３及び第２側面コイル１３５より近くなる。これは、受電装置２００への無線電力送信効率をより向上させるという利点がある。
【０１５８】
次に、本発明のコアアセンブリ１３０の他の変形例について図１２を参照して説明する。
【０１５９】
図１２は、本発明による無線電力送信装置のコアアセンブリの他の変形例の構成を示す分解斜視図である。図１２を参照すると、本発明のコアアセンブリ１３０の他の変形例においては、図１１に示す変形例のコアアセンブリ１３０とほぼ類似し、中央コイル１３１が第１導電パターン１３３−１及び第２導電パターン１３５−１の形成されたベース５００の下部に配置される点が異なる。
【０１６０】
この場合、第１導電パターン１３３−１及び第２導電パターン１３５−１がベース５００に形成されるパターンからなるので、厚さが非常に薄い。
【０１６１】
従って、受電装置２００を無線電力送信装置１００の充電台に載置した場合、中央コイル１３１と受電装置２００の電力受信コイル２１０との間隔が無線で電力を送信できる有効距離以内となる。
【０１６２】
また、第１導電パターン１３３−１及び第２導電パターン１３５−１の下方に配置される中央コイル１３１に対応するように、コア４００の凹部４０１の底面にはサポート４０３ｃが突設されてもよい。サポート４０３ｃは、中央コイル１１１の中空部に対応する形状を有し、凹部４０１の底面の中央に形成されてもよい。
【０１６３】
以上、代表的な実施形態により本発明を詳細に説明したが、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の範疇から逸脱しない範囲内で前述した実施形態の様々な変形が可能であることを理解するであろう。
【０１６４】
よって、本発明の権利範囲は、前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲とその均等物により定められるべきである。
【符号の説明】
【０１６５】
１００  無線電力送信装置
１１０  交流／直流コンバータ
１２０  電力送信ユニット
１２１  電力送信制御部
１２２  駆動ドライバ
１２３  直列共振型コンバータ
１２４  側面コイル駆動部
１２５  第１スイッチング部
１２６  第２スイッチング部
１２７  信号受信部
１３０  コアアセンブリ
１３１  中央コイル
１３１ａ、１３１ｂ  中央コイルの端部
１３３  第１側面コイル
１３３ａ、１３３ｂ  第１側面コイルの端部
１３５  第２側面コイル
１３５ａ、１３５ｂ  第２側面コイルの端部
１３３−１  第１導電パターン
１３５−１  第２導電パターン
２００  受電装置
２１０  電力受信コイル
２２０  充電回路
２３０  バッテリセルモジュール
２４０  電力受信制御部
２５０  信号送信部
４００  コア
４０１  凹部
４０１ａ  側壁
４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ  サポート
４０５ａ、４０５ｂ、４０７ａ、４０７ｂ、４０９ａ、４０９ｂ  延長溝
４１０  回路基板
５００  ベース
【図１】
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【図２】
0006446171.tif 000003
【図３】
0006446171.tif 000004
【図４】
0006446171.tif 000005
【図５】
0006446171.tif 000006
【図６】
0006446171.tif 000007
【図７】
0006446171.tif 000008
【図８ａ】
0006446171.tif 000009
【図８ｂ】
0006446171.tif 000010
【図８ｃ】
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【図９】
0006446171.tif 000012
【図１０】
0006446171.tif 000013
【図１１】
0006446171.tif 000014
【図１２】
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