(57)【要約】【解決手段】実施例は無線電力受信装置に無線で電力を送信する無線電力送信装置であって、第１方式で無線で電力を送信する第１無線電力送信モジュール；第２方式で無線で電力を送信する第２無線電力送信モジュール；及び前記第１無線電力送信モジュールと前記第２無線電力送信モジュールを制御する制御部を含み、前記第１無線電力送信モジュールは、無線電力受信装置を感知する第１信号を送信する第１信号送信部、前記感知された無線電力受信装置が前記第１方式で送信された電力を受信することができるかを確認する第２信号を送信する第２信号送信部、及び前記無線電力受信装置から信号を受信する受信部を含む無線電力送信装置を提供する。【選択図】図９
2018506949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線電力受信装置に無線で電力を送信する無線電力送信装置であって、
第１方式で無線で電力を送信する第１無線電力送信モジュール；
第２方式で無線で電力を送信する第２無線電力送信モジュール；及び
前記第１無線電力送信モジュールと前記第２無線電力送信モジュールを制御する制御部を含み、
前記第１無線電力送信モジュールは、無線電力受信装置を感知する第１信号を送信する第１信号送信部、前記感知された無線電力受信装置が前記第１方式で送信された電力を受信することができるかを確認する第２信号を送信する第２信号送信部、及び前記無線電力受信装置から信号を受信する受信部を含む、無線電力送信装置。
【請求項２】
前記第１方式は磁気共振方式である、請求項１に記載の無線電力送信装置。
【請求項３】
前記第２方式は磁気誘導共振方式である、請求項１に記載の無線電力送信装置。
【請求項４】
前記第１信号送信部はショートビーコンを送信し、前記第２信号送信部はロングビーコンを送信する、請求項１に記載の無線電力送信装置。
【請求項５】
前記受信部は、ＡＤＶ信号を受信して、前記無線電力受信装置が前記第１方式で無線電力を受信することができる端末機であるかを確認する、請求項１に記載の無線電力送信装置。
【請求項６】
前記第２無線電力送信モジュールは、前記無線電力受信装置を感知する第３信号を送信する第３信号送信部を含み、前記第３信号送信部はデジタルピングを送信する、請求項１に記載の無線電力送信装置。
【請求項７】
第３方式で無線で電力を送信する第３無線電力送信モジュールをさらに含み、前記第３無線電力送信モジュールは無線電力受信装置を感知する第４信号を送信する第４信号送信部を含む、請求項１に記載の無線電力送信装置。
【請求項８】
前記第２方式はＰＭＡ方式であり、前記第３方式はＷＰＣ方式である、請求項７に記載の無線電力送信装置。
【請求項９】
無線で電力送信する無線電力送信方法であって、
前記無線電力受信装置を感知するために第１信号を送信する段階；
前記無線電力受信装置が第１方式の無線電力受信装置であるかを確認する第２信号を送信する段階；及び
前記無線電力受信装置が第１方式の無線電力受信装置ではない場合、前記無線電力受信装置が第２方式の無線電力受信装置であるかを確認する第３信号を送信する段階を含む、無線電力送信方法。
【請求項１０】
前記無線電力受信装置が第２方式の無線電力受信装置の場合、第２方式で無線で電力を送信する段階をさらに含む、請求項９に記載の無線電力送信方法。
【請求項１１】
前記無線電力受信装置が第２方式の無線電力受信装置ではない場合、前記無線電力受信装置が第３方式の無線電力受信装置であるかを確認する第４信号を送信する段階をさらに含む、請求項９に記載の無線電力送信方法。
【請求項１２】
前記無線電力受信装置が第３方式の無線電力受信装置の場合、第３方式で無線で電力を送信する段階をさらに含む、請求項１１に記載の無線電力送信方法。
【請求項１３】
前記第１信号はショートビーコンであり、前記第２信号はロングビーコンである、請求項９に記載の無線電力送信方法。
【請求項１４】
ＡＤＶ信号を受信して、前記無線電力受信装置が前記第１方式で無線電力を受信するかを確認する、請求項９に記載の無線電力送信方法。
【請求項１５】
前記第３信号はデジタルピングである、請求項９に記載の無線電力送信方法。
【請求項１６】
前記第１方式は磁気共振方式であり、前記第２方式は磁気誘導方式である、請求項９に記載の無線電力送信方法。
【請求項１７】
前記第１方式はＡ４ＷＰ方式であり、前記第２方式はＰＭＡ又はＷＰＣ方式の中で少なくとも一つである、請求項１６に記載の無線電力送信方法。
【請求項１８】
前記第３方式はＷＰＣ方式である、請求項１１に記載の無線電力送信方法。
【請求項１９】
前記第４信号はデジタルピングである、請求項１１に記載の無線電力送信方法。
【請求項２０】
前記第１方式の無線電力送信方法は前記第２方式の無線電力送信方法より充電領域が広い、請求項９に記載の無線電力送信方法。
【請求項２１】
前記第１信号を送信する段階を始点として、前記第１方式、前記第２方式又は前記第３方式の中で少なくとも一方式で電力を送信する段階まで３秒未満の時間がかかる、請求項１２に記載の無線電力送信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施例は無線電力送信装置及び無線電力送信方法に関するもので、より詳しくは一つの無線電力送信装置で相異なる方式で端末機に無線で電力を送信する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報通信技術が急速に発展するにつれて、情報通信技術を基にするユビキタス社会がなされている。
【０００３】
いつでもどこでも情報通信器機が接続されるためには、社会の全ての施設に通信機能を有するコンピュータチップを内装したセンサーが設置されなければならない。したがって、これら器機又はセンサーの電源供給の問題は新しい課題となっている。また、携帯電話だけでなくブルートゥース（登録商標）ハンドセットとアイポッド（登録商標）のようなミュージックプレーヤーなどの携帯器機の種類が急激に増えるに従い、バッテリーを充電する作業が使用者に時間と手数を要求することになった。このような問題を解決する方法として無線電力伝送技術が近年関心を引いている。
【０００４】
無線電力伝送技術（ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｐｏｗｅｒ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ又はｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｅｎｅｒｇｙ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）は磁場の誘導原理を用いて無線で送信機から受信機に電気エネルギーを伝送する技術であり、既に１８００年代に電磁気誘導原理を用いた電気モーター又は変圧器が使われ始め、その後にはラジオ波又はレーザーのような電磁波を放射して電気エネルギーを伝送する方法も試みられた。我々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で充電される。
【０００５】
現在まで無線を用いたエネルギー伝達方式は、大別して磁気誘導方式、磁気共振（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）方式及び短波長無線周波数を用いた電力伝送方式などに区分できる。
【０００６】
磁気誘導方式は、２本のコイルを隣り合わせた後、一方のコイルに電流を流せば、この時に発生した磁束（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｌｕｘ）が他方のコイルに起電力を引き起こす現象を用いた技術であり、携帯電話のような小型器機を中心に早く商用化している。磁気誘導方式は最大数百キロワット（ｋＷ）の電力を伝送することができ、効率も高いが、最大伝送距離が１センチメートル（ｃｍ）以下であるため、一般的に充電器又は底に近接させなければならない欠点がある。
【０００７】
磁気共振方式は、電磁気波又は電流などを活用する代わりに、電場又は磁場を用いる特徴がある。磁気共振方式は電磁波の影響をほとんど受けないので、他の電子器機又は人体に安全であるという利点がある。一方、限定された距離と空間でのみ活用することができ、エネルギー伝達効率がちょっと低いという欠点がある。
【０００８】
短波長無線電力伝送方式、簡単に言えば、ＲＦ方式はエネルギーがラジオ波（Ｒａｄｉｏ  Ｗａｖｅ）の形態で直接送受信可能であるという点を活用したものである。この技術はレクテナ（ｒｅｃｔｅｎｎａ）を用いるＲＦ方式の無線電力伝送方式であり、レクテナはアンテナ（ａｎｔｅｎｎａ）と整流器（ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）の合成語で、ＲＦ電力を直接直流電力に変換する素子を意味する。すなわち、ＲＦ方式はＡＣラジオ波をＤＣに変換して使用する技術であり、近年効率が向上するに従って商用化に対する研究が活発に進んでいる。
【０００９】
無線電力伝送技術はモバイルだけでなくＩＴ、鉄道、家電産業などの産業全般に多様に活用できる。
【００１０】
モバイル電話機などの携帯用端末機は、交替周期が短くなり、使用者は自分が使う端末機がどの方式で無線電力を受信するかが知れないことがある。よって、使用者がいちいち自分の端末機の無線電力受信方式を確認してから無線電力送信装置を選択するためには時間と努力が必要であり、さらに端末機の無線電力受信方式によって無線電力送信装置を別に備えなければならない問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
実施例は一つの無線電力送信装置で少なくとも２以上の方式で端末機に無線電力を送信しようとする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上述した技術的課題を解決するために、無線電力受信装置に無線で電力を送信する無線電力送信装置であって、第１方式で無線で電力を送信する第１無線電力送信モジュール、第２方式で無線で電力を送信する第２無線電力送信モジュール、及び前記第１無線電力送信モジュールと前記第２無線電力送信モジュールを制御する制御部を含み、前記第１無線電力送信モジュールは、無線電力受信装置を感知する第１信号を送信する第１信号送信部、前記感知された無線電力受信装置が前記第１方式で送信された電力を受信することができるかを確認する第２信号を送信する第２信号送信部、及び前記無線電力受信装置から信号を受信する受信部を含む無線電力送信装置を提供することを技術的解決方法とする。
【００１３】
また、前記第１方式は磁気共振方式である無線電力送信装置を提供することを技術的解決方法とする。
【００１４】
また、前記第２方式は磁気誘導共振方式である無線電力送信装置を提供することを技術的解決方法とする。
【００１５】
また、前記第１信号送信部はショートビーコンを送信し、前記第２信号送信部はロングビーコンを送信する無線電力送信装置を提供することを技術的解決方法とする。
【００１６】
また、前記受信部は、ＡＤＶ信号を受信して、前記無線電力受信装置が前記第１方式で無線電力を受信することができる端末機であるかを確認する無線電力送信装置を提供することを技術的解決方法とする。
【００１７】
また、前記第２無線電力送信モジュールは、前記無線電力受信装置を感知する第３信号を送信する第３信号送信部を含み、前記第３信号送信部はデジタルピングを送信する無線電力送信装置を提供することを技術的解決方法とする。
【００１８】
また、第３方式で無線で電力を送信する第３無線電力送信モジュールをさらに含み、前記第３無線電力送信モジュールは無線電力受信装置を感知する第４信号を送信する第４信号送信部を含む無線電力送信装置を提供することを技術的解決方法とする。
【００１９】
また、前記第２方式はＰＭＡ方式であり、前記第３方式はＷＰＣ方式である無線電力送信装置を提供することを技術的解決方法とする。
【００２０】
また、無線で電力送信する無線電力送信方法であって、前記無線電力受信装置を感知するために第１信号を送信する段階、前記無線電力受信装置が第１方式の無線電力受信装置であるかを確認する第２信号を送信する段階、及び前記無線電力受信装置が第１方式の無線電力受信装置ではない場合、前記無線電力受信装置が第２方式の無線電力受信装置であるかを確認する第３信号を送信する段階を含む無線電力送信方法を提供することを技術的解決方法とする。
【００２１】
また、前記無線電力受信装置が第２方式の無線電力受信装置の場合、第２方式で無線で電力を送信する段階をさらに含む無線電力送信方法を提供することを技術的解決方法とする。
【００２２】
また、前記無線電力受信装置が第２方式の無線電力受信装置ではない場合、前記無線電力受信装置が第３方式の無線電力受信装置であるかを確認する第４信号を送信する段階をさらに含む無線電力送信方法を提供することを技術的解決方法とする。
【００２３】
また、前記無線電力受信装置が第３方式の無線電力受信装置の場合、第３方式で無線で電力を送信する段階をさらに含む無線電力送信方法を提供することを技術的解決方法とする。
【００２４】
また、前記第１信号はショートビーコンであり、前記第２信号はロングビーコンである無線電力送信方法を提供することを技術的解決方法とする。
【００２５】
また、ＡＤＶ信号を受信して、前記無線電力受信装置が前記第１方式で無線電力を受信するかを確認する無線電力送信方法を提供することを技術的解決方法とする。
【００２６】
また、前記第３信号はデジタルピングである無線電力送信方法を提供することを技術的解決方法とする。
【００２７】
また、前記第１方式は磁気共振方式であり、前記第２方式は磁気誘導共振方式である無線電力送信方法を提供することを技術的解決方法とする。
【００２８】
また、前記第１方式はＡ４ＷＰ方式であり、前記第２方式はＰＭＡ又はＷＰＣ方式の中で少なくとも一つである無線電力送信方法を提供することを技術的解決方法とする。
【００２９】
また、前記第３方式はＷＰＣ方式である無線電力送信方法を提供することを技術的解決方法とする。
【００３０】
また、前記第４信号はデジタルピングである無線電力送信方法を提供することを技術的解決方法とする。
【００３１】
また、前記第１方式の無線電力送信方法は前記第２方式の無線電力送信方法より充電領域が広い無線電力送信方法を提供することを技術的解決方法とする。
【００３２】
また、前記第１信号を送信する段階を始点として、前記第１方式、前記第２方式又は前記第３方式の中で少なくとも一方式で電力を送信する段階まで３秒未満の時間がかかる無線電力送信方法を提供することを技術的解決方法とする。
【発明の効果】
【００３３】
本実施例による無線電力送信装置及び方法は、一つの無線電力送信装置に３個の相異なる方式、例えばＡ４ＷＰ、ＰＭＡ及びＷＰＣ方式の無線電力送信モジュールが配置され、磁気共振方式の無線電力送信が磁気誘導方式の無線電力送信より充電領域が広くて端末機の感知が容易であり、充電開始までの時間が最も短いので、先にＡ４ＷＰ方式で充電を試み、続いて磁気誘導方式のＰＭＡとＷＰＣ方式で充電を試みることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】無線電力送信装置及び受信装置の第１実施例を示した図である。
【００３５】
【図２】図１の無線電力送信装置及び受信装置で実行される無線電力送信及び受信のフローチャートである。
【００３６】
【図３】ショートビーコンとロングビーコンの波形を示した図である。
【００３７】
【図４】実施例による無線電力伝送システムを説明するための図である。
【００３８】
【図５】実施例による送信誘導コイルの等価回路図である。
【００３９】
【図６】実施例による電力ソースと無線電力送信装置の等価回路図である。
【００４０】
【図７】実施例による無線電力受信装置の等価回路図である。
【００４１】
【図８】無線電力送信装置及び受信装置の第２実施例を示した図である。
【００４２】
【図９】図８の無線電力送信装置及び受信装置で実行される無線電力送信及び受信のフローチャートである。
【００４３】
【図１０】ＰＭＡのデジタルピングの波形を示した図である。
【００４４】
【図１１】ＷＰＣのデジタルピングの波形を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
本発明は、上述した技術的課題を解決するために、無線電力受信装置に無線で電力を送信する無線電力送信装置は、第１方式で無線で電力を送信する第１無線電力送信モジュール、第２方式で無線で電力を送信する第２無線電力送信モジュール、及び前記第１無線電力送信モジュールと前記第２無線電力送信モジュールを制御する制御部を含み、前記第１無線電力送信モジュールは、無線電力受信装置を感知する第１信号を送信する第１信号送信部、前記感知された無線電力受信装置が前記第１方式で送信された電力を受信することができるかを確認する第２信号を送信する第２信号送信部、及び前記無線電力受信装置から信号を受信する受信部を含んでなることができる。
【００４６】
また、無線で電力を送信する無線電力送信方法は、前記無線電力受信装置を感知するために第１信号を送信する段階、前記無線電力受信装置が第１方式の無線電力受信装置であるかを確認する第２信号を送信する段階、及び前記無線電力受信装置が第１方式の無線電力受信装置ではない場合、前記無線電力受信装置が第２方式の無線電力受信装置であるかを確認する第３信号を送信する段階を含んでなることができる。
発明の実施のための形態
【００４７】
以下、本発明の実施例が適用される装置及び多様な方法について図面に基づいてより詳細に説明する。以下の説明で使われる構成要素に対する接尾辞“モジュール”及び“部”は明細書作成の容易さのみを考慮して付与されるとか混用されるもので、そのもので互いに区別される意味又は役目を有するものではない。
【００４８】
実施例の説明において、それぞれの構成要素の“上又は下”に形成されるものとして記載される場合において、上又は下は二つの構成要素が互いに直接接触するとか一つ以上の他の構成要素が二つの構成要素の間に配置されて形成されるものの全てを含む。また“上又は下”で表現される場合、一つの構成要素を基準に上方だけではなく下方の意味も含むことができる。
【００４９】
実施例の説明において、無線電力伝送システムを構成する無線電力送信装置に対しては、説明の便宜のために、送信機、送信端、送信装置、送信側、パワー伝送装置などを混用する。また、無線電力受信装置に対する表現としては、説明の便宜のために、受信機、端末機、受信側、受信装置、パワー受信装置などを混用することができる。
【００５０】
本発明による送信機はパッド形態又はマウント形態に構成でき、一つの送信機は複数の無線電力送信手段を備えて複数の受信機に無線で電力を伝達することもできる。
【００５１】
図１は無線電力送信装置及び受信装置の第１実施例を示した図、図２は図１の無線電力送信装置及び受信装置で実行される無線電力送信及び受信のフローチャートである。
【００５２】
実施例による無線電力送信装置１００は、第１無線電力送信モジュール１１０及び第２無線電力送信モジュール１２０を含み、無線電力受信装置２００は、携帯電話（ｍｏｂｉｌｅ  ｐｈｏｎｅ）、スマートフォン（ｓｍａｒｔ  ｐｈｏｎｅ）、ノート型パソコン（ｌａｐｔｏｐ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、デジタル放送用端末機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、ＰＭＰ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｐｌａｙｅｒ）、ナビゲーション、ＭＰ３  ｐｌａｙｅｒその他の小型電子器機などに使われることができるが、これらに限られなく、本発明による無線電力受信手段を装着してバッテリー充電が可能な器機であれば充分である。
【００５３】
まず、無線電力送信装置１００に無線電力受信装置２００が置かれているかを確認するために、無線電力送信装置１００は無線電力受信装置２００に第１信号を送信することができる（Ｓ１１０）。
【００５４】
無線電力送信装置１００は第１無線電力送信モジュール１１０及び第２無線電力送信モジュール１２０を含み、図示されてはいないが、ＤＣ−ＤＣコンバーター（ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を含むことができ、制御部１５０は無線電力送信装置１００の動作を制御することができる。
【００５５】
この時、無線電力送信装置１００の第１無線電力送信モジュール１１０内の第１信号送信部１１１は第１信号を伝送することができる。
【００５６】
例えば、第１無線電力送信モジュール１１０は、磁気共振方式で無線電力を送信することができ、詳細にはＡ４ＷＰ（Ａｌｌｉａｎｃｅ  ｆｏｒ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｏｗｅｒ）方式で無線電力を送信することができる。この時、第１信号はショートビーコン（ｓｈｏｒｔ  ｂｅａｃｏｎ）であってもよい。
【００５７】
そして、第１信号によるインピーダンス変化などを感知して、無線電力受信装置２００が配置されたかを判断することができる（Ｓ１２０）。例えば、第１信号の領域内に無線電力受信装置２００が配置される場合、無線電力受信装置２００と無線電力送信装置１００の相互作用によって無線電力送信装置１００のインピーダンスが変化することになるので、これによって無線電力受信装置２００の配置有無を判断することもできる。
【００５８】
仮に、無線電力送信装置１００上に無線電力送信装置２００が置かれていないと判断されれば（Ｎｏ）、一定時間の後に第１信号の送信を再び進行することができる。
【００５９】
すなわち、無線電力受信装置２００の配置が確認されれば（ｙｅｓ）、無線電力送信装置１００の第１無線電力送信モジュール１１０内の第２信号送信部１１２は第２信号を送信して（Ｓ１３０）、無線電力受信装置２００が磁気共振方式で無線電力を受信することができる端末機であるかを確認することができる（Ｓ１４０）。第２信号は、例えばロングビーコン（ｌｏｎｇ  ｂｅａｃｏｎ）であってもよい。
【００６０】
無線電力受信装置２００が磁気共振方式で無線電力を受信することができる端末機であるかの確認は、第１無線電力送信モジュール１１０内の受信部１２５で後述するＡＤＶ信号を受信することによってなされることができる。例えば、第２信号は無線電力受信装置２００がＡＤＶ信号を送信することができる程度の電力を伝送するウェイクアップ（ｗａｋｅ  ｕｐ）信号として機能することもできる。
【００６１】
ここで、磁気共振方式の無線電力送信が磁気誘導方式の無線電力送信より充電領域が広くて端末機２００の感知が容易であり、充電開始までの時間が一番短いことがある。
【００６２】
図３はショートビーコンとロングビーコンの波形を示した図である。
【００６３】
ショートビーコン（ａ）は無線電力送信装置のオン（ｏｎ）後に５０ミリ秒（ｍｉｌｉｓｅｃｏｎｄ）以内の時間Ｔ０で伝送でき、ショートビーコン（ａ）の区間Ｔａは３０ミリ秒以内であってもよく、ショートビーコン（ａ）の周期Ｐａは２５０±５ミリ秒のであってもよい。
【００６４】
ロングビーコン（ｂ）の区間Ｔｂは１０５±５ミリ秒であってもよく、図示されてはいないが、ロングビーコン（ｂ）の周期は８５０ミリ秒以上でありながら３，０００ミリ秒以下であってもよい。
【００６５】
図３で、ショートビーコン（ａ）で無線電力受信装置などの物体を感知し、ロングビーコン（ｂ）を伝送し、無線電力受信装置が上述した無線電力送信装置と無線電力送信を行える装置の場合、ロングビーコン（ｂ）の伝送後、既定の時刻Ｔｃ以内に無線電力受信装置から無線電力送信装置にＡＤＶ信号（ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔ  ｓｉｇｎａｌ）を伝達することができる。
【００６６】
すなわち、無線電力送信装置がショートビーコン（ａ）で物体を感知し、ロングビーコン（ｂ）を伝送して無線電力の送／受信が可能であるかを確認し（ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）ＡＤＶ信号を受信するとか受信することができないのにＴａ＋Ｔｂ＋Ｔｃ＝４６５ミリ秒以内の時間が経過することがある。
【００６７】
仮に、無線電力受信装置２００が磁気共振方式で無線電力を受信することができる端末機であることが確認されれば（ｙｅｓ）、無線電力送信装置１００内の第１無線電力送信モジュール１１０で磁気共振方式、例えばＡ４ＷＰ（Ａｌｌｉａｎｃｅ  ｆｏｒ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｏｗｅｒ）方式で無線電力を送信することができる（１５０）。
【００６８】
上述した磁気共振方式による無線電力送信と受信は、無線電力受信装置２００が無線電力送信装置１００上から離脱するとか充電が完了する（Ｓ１６０）までずっと進行されることができる。
【００６９】
そして、無線電力受信装置２００が磁気共振方式で無線電力を受信することができる端末機ではないことが確認されれば（Ｎｏ）、無線電力送信装置１００は他の方式、例えばＰＭＡ（Ｐｏｗｅｒ  Ｍａｔｔｅｒｓ  Ａｌｌｉａｎｃｅ）、ＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）などの磁気誘導方式で無線電力を送信することができる（Ｓ１４５）。
【００７０】
以下で、図４〜図７に基づき、上述した装置で無線電力を送信及び受信する例を詳細に説明する。
【００７１】
図４は実施例による無線電力伝送システムを説明するための図、図５は実施例による送信誘導コイルの等価回路図、図６は実施例による電力ソースと無線電力送信装置の等価回路図、図７は実施例による無線電力受信装置の等価回路図である。
【００７２】
図４を参照すると、実施例による無線電力伝送システムは、電力ソース３００、無線電力送信装置４００、無線電力受信装置５００及び負荷端６００を含むことができる。
【００７３】
実施例において、電力ソース３００は無線電力送信装置４００に含まれることができるが、これに対しては限定しない。
【００７４】
無線電力送信装置４００は、送信誘導コイル４１０及び送信共振コイル４２０を含むことができ、無線電力受信装置５００は、受信共振コイル５１０、受信誘導コイル５２０及び整流部５３０を含むことができる。
【００７５】
電力ソース３００の両端は送信誘導コイル４１０の両端と連結されることができ、送信共振コイル４２０は送信誘導コイル４１０と一定の距離を置いて配置されることができ、受信共振コイル５１０は受信誘導コイル５２０と一定の距離を置いて配置されることができる。
【００７６】
受信誘導コイル５２０の両端は整流部５３０の両端と連結されることができ、負荷端６００は整流部５３０と連結されることができる。実施例において、無線電力受信装置５００は負荷端６００を含むように構成されることもできる。
【００７７】
電力ソース３００で生成した電力は無線電力送信装置４００に伝達され、無線電力送信装置４００に伝達された電力は共振現象によって無線電力送信装置４００と共振を成す。すなわち、共振周波数の値が同一である無線電力受信装置５００に伝達されることができる。
【００７８】
以下ではより具体的に電力伝送過程を説明する。
【００７９】
電力ソース３００は所定の周波数を有する交流電力を生成して無線電力送信装置４００に伝達することができる。
【００８０】
送信誘導コイル４１０と送信共振コイル４２０は誘導結合されていてもよい。すなわち、送信誘導コイル４１０は電力ソース３００から受けた交流電力によって交流電流を発生し、このような交流電流による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４２０にも交流電流が誘導されることができる。
【００８１】
その後、送信共振コイル４２０に伝達された電力は無線電力送信装置４００と同じ共振周波数を有する無線電力受信装置５００に周波数共振方式で伝達することができる。
【００８２】
インピーダンスがマッチされた２個のＬＣ回路の間では共振によって電力が伝送されることができる。このような共振による電力伝送は電磁気誘導方式による電力伝送よりもっと遠い距離までもっと高い伝送効率で電力を伝達することができるようにする。
【００８３】
受信共振コイル５１０は送信共振コイル４２０から周波数共振方式で伝達された電力を受信することができる。受信された電力によって受信共振コイル５１０には交流電流が流れることができ、受信共振コイル５１０に伝達された電力は電磁気誘導によって受信共振コイル５１０と誘導結合された受信誘導コイル５２０に伝達されることができる。受信誘導コイル５２０に伝達された電力は整流部５３０を介して整流されて負荷端６００に伝達されることができる。
【００８４】
実施例において、送信誘導コイル４１０、送信共振コイル４２０、受信共振コイル５１０、受信誘導コイル５２０はスパイラル（ｓｐｉｒａｌ）又はヘリカル（ｈｅｌｉｃａｌ）構造のいずれか一つの構造を有することができるが、これに限定される必要はない。また、コイル構造に限定されなく、ＦＰＣＢ、ＰＣＢなどの基板上にエッチングなどで食刻されたパターン構造であってもよい。
【００８５】
送信共振コイル４２０と受信共振コイル５１０は共振周波数で電力伝達ができるように共振結合されることができる。
【００８６】
送信共振コイル４２０と受信共振コイル５１０の共振結合によって、無線電力送信装置４００と無線電力受信装置５００間の電力伝送効率が大きく向上することができる。
【００８７】
以上の無線電力伝送システムは共振周波数方式による電力伝達を説明した。
【００８８】
実施例はこのような共振周波数方式以外にも電磁気誘導方式による電力伝達にも適用可能である。
【００８９】
すなわち、実施例において、無線電力伝送システムが電磁気誘導に基づいて電力伝送を行う場合、無線電力送信装置４００に含まれた送信共振コイル４２０と無線電力受信装置５００に含まれた受信共振コイル５１０を省略することができる。
【００９０】
図５は実施例による送信誘導コイルの等価回路図である。
【００９１】
図５に示したように、送信誘導コイル４１０はインダクターＬ１とキャパシターＣ１で構成されることができ、これらによって適切なインダクタンスとキャパシタンスの値を有する回路で構成されることができる。
【００９２】
送信誘導コイル４１０はインダクターＬ１の両端がキャパシターＣ１の両端に連結された等価回路で構成されることができる。すなわち、送信誘導コイル４１０はインダクターＬ１とキャパシターＣ１が並列で連結された等価回路で構成されることができる。
【００９３】
キャパシターＣ１は可変キャパシターであってもよく、キャパシターＣ１のキャパシタンスが調節されることによってインピーダンスマッチングが行われることができる。送信共振コイル４２０、受信共振コイル５１０、受信誘導コイル５２０の等価回路も図５に示したものと類似しても良いが、これに対しては限定しない。
【００９４】
図６は実施例による電力ソースと無線電力送信装置の等価回路図である。
【００９５】
図６に示したように、送信誘導コイル４１０と送信共振コイル４２０はそれぞれインダクタンス値とキャパシタンス値を有するインダクターＬ１、Ｌ２とキャパシターＣ１、Ｃ２で構成されることができる。
【００９６】
図７は実施例による無線電力受信装置の等価回路図である。
【００９７】
図７に示したように、受信共振コイル５１０と受信誘導コイル５２０はそれぞれインダクタンス値とキャパシタンス値を有するインダクターＬ３、Ｌ４とキャパシターＣ３、Ｃ４で構成されることができる。
【００９８】
整流部５３０は受信誘導コイル５２０から伝達された交流電力を直流電力に変換し、変換された直流電力を負荷端６００に伝達することができる。
【００９９】
具体的に、整流部５３０は、図示されてはいないが、整流器と平滑回路を含むことができる。実施例において、整流器はシリコン整流器を使うことができ、図７に示したように、ダイオードＤ１によって等価化することができるが、これに対しては限定しない。
【０１００】
整流部５３０は受信誘導コイル５２０から伝達された交流電力を直流電力に変換することができる。
【０１０１】
平滑回路は、整流器で変換された直流電力に含まれた交流成分を除去して平滑な直流電力を出力することができる。実施例において、平滑回路としては、図７に示したように、整流キャパシターＣ５が使われることができるが、これに限定される必要はない。
【０１０２】
整流部５３０から伝達された直流電力は直流電圧又は直流電流であってもよいが、これに対しては限定しない。
【０１０３】
負荷端６００は直流電力を必要とする任意の充電池又は装置であってもよい。例えば、負荷端６００はバッテリーを意味してもよい。
【０１０４】
無線電力受信装置５００は携帯電話、ノート型バソコン、マウスなど、電力が必要な電子機器に装着されることができ、よって受信共振コイル５１０及び受信誘導コイル５２０は電子機器の形態に合う形状を有してもよい。
【０１０５】
無線電力送信装置４００は無線電力受信装置５００とインバンド（Ｉｎ  ｂａｎｄ）又はアウトオブバンド（ｏｕｔ  ｏｆ  ｂａｎｄ）通信で情報を交換することができる。
【０１０６】
インバンド（Ｉｎｂａｎｄ）通信は無線電力伝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４００と無線電力受信装置５００の間で情報を交換する通信を意味してもよい。このために、無線電力受信装置５００はスイッチをさらに含むことができ、スイッチのスイッチング動作によって無線電力送信装置４００から送信される電力を受信するとか受信しないこともできる。これにより、無線電力送信装置４００は無線電力送信装置５００で消耗される電力量を検出して、無線電力受信装置５００に含まれたスイッチのオン又はオフ信号を認識することができる。
【０１０７】
具体的に、無線電力受信装置５００は抵抗素子とスイッチを用いて抵抗で吸収する電力量を変化させることで、無線電力送信装置４００で消耗される電力量を変更することができる。無線電力送信装置４００は、消耗される電力の変化を感知して負荷端６００の状態情報を獲得することができる。スイッチと抵抗素子は直列で連結されてもよい。実施例において、負荷端６００の状態情報は負荷端６００の現在充電量、充電量変化についての情報を含むことができる。負荷端６００は無線電力受信装置３００に含まれることができる。
【０１０８】
より具体的に、スイッチが開放されれば、抵抗素子が吸収する電力は０となり、無線電力送信装置４００で消耗される電力も減少する。
【０１０９】
スイッチが短絡されれば、抵抗素子が吸収する電力は０より大きくなり、無線電力送信装置４００で消耗される電力は増加する。無線電力受信装置でこのような動作を繰り返せば、無線電力送信装置４００は無線電力送信装置４００で消耗される電力を検出して無線電力受信装置５００とデジタル通信を行うことができる。
【０１１０】
無線電力送信装置４００はこのような動作で負荷端６００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。
【０１１１】
これとは反対に、無線電力送信装置４００側に抵抗素子とスイッチを備えて無線電力送信装置４００の状態情報を無線電力受信装置５００に伝送することも可能である。実施例において、無線電力送信装置４００の状態情報は無線電力送信装置４００が伝送することができる最大供給電力量、無線電力送信装置４００が電力を提供している無線電力受信装置５００の個数及び無線電力送信装置４００の可用電力量についての情報を含むことができる。
【０１１２】
次に、アウトオブバンド通信について説明する。
【０１１３】
アウトオブバンド通信は共振周波数帯域ではない別個の周波数帯域を用いて電力伝送に必要な情報を交換する通信を言う。無線電力送信装置４００及び無線電力受信装置５００のそれぞれにアウトオブバンド通信モジュールが装着されることによって、両者間で電力伝送に必要な情報が交換されることができる。アウトオブバンド通信モジュールは電力ソース３００に装着されることもできるが、これに対しては限定しない。実施例において、アウトオブバンド通信モジュールはブルートゥース（ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標））、シグビー（Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標））、無線ＬＡＮ、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、ＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  ｌｏｗ  ｅｎｅｒｇｙ）のような近距離通信方式を用いることができるが、これに限定される必要はない。
【０１１４】
図８は無線電力送信装置及び受信装置の第２実施例を示した図、図９は図８の無線電力送信装置及び受信装置で実行される無線電力送信及び受信のフローチャートである。
【０１１５】
本実施例による無線電力送信装置１００は、第１無線電力送信モジュール１１０、第２無線電力送信モジュール１２０、第３無線電力送信モジュール１３０及び制御部１５０を含み、図示されてはいないが、ＤＣ−ＤＣコンバーター（ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を含むことができ、無線電力受信装置２００は、上述した図１に示したものと同様に、無線電力受信手段が装着されてバッテリー充電が可能であり、Ａ４ＷＰ、ＷＰＣ及びＰＭＡなどの方法の中で少なくとも一方法で無線電力受信を行うことができる。
【０１１６】
まず、無線電力送信装置１００に無線電力受信装置２００が置かれているかを確認するために、無線電力送信装置１００から無線電力受信装置２００に第１信号を送信することができる（Ｓ２１０）。
【０１１７】
無線電力送信装置１００の第１無線電力送信モジュール１１０内の第１信号送信部１１１から第１信号を伝送することができ、例えば第１無線電力送信モジュール１１０は磁気共振方式で無線電力を送信することができ、詳細にはＡ４ＷＰ方式で無線電力を送信することができる。この時、第１信号はショートビーコン（ｓｈｏｒｔ  ｂｅａｃｏｎ）であってもよい。
【０１１８】
そして、第１信号のインピーダンス変化などによって無線電力送信装置２００が配置されたかを判断する（Ｓ２２０）。無線電力送信装置１００上に無線電力送信装置２００が置かれていないと判断されれば（Ｎｏ）、一定の時間後に第１信号の送信を再び行うことができる。
【０１１９】
そして、無線電力受信装置２００の配置が確認されれば（ｙｅｓ）、無線電力送信装置１００の第１無線電力送信モジュール１１０内の第２信号送信部１１２から第２信号を送信して（Ｓ２３０）上述した無線電力受信装置２００が第１受信機を含むかを確認する（Ｓ２４０）。このような段階は無線電力受信装置２００が第１方式、例えば磁気共振方式で無線電力を受信することができる端末機であるかを確認することができ、第２信号は、例えばロングビーコン（ｌｏｎｇ  ｂｅａｃｏｎ）であってもよい。
【０１２０】
無線電力受信装置２００が磁気共振方式で無線電力を受信することができる端末機であるかの確認は、第１無線電力送信モジュール１１０内の受信部１１５で後述するＡＤＶ信号を受信することでなされることができる。
【０１２１】
ショートビーコンとロングビーコンの波形は図３で説明したようである。
【０１２２】
仮に、無線電力受信装置２００が第１受信機を含む場合、つまり第１方式で無線電力を受信することができる端末機があることが確認されれば（ｙｅｓ）、無線電力送信装置１００内の第１無線電力送信モジュール１１０から第１方式で無線で電力を送信することができる（Ｓ２４５）。第１方式は、例えば磁気共振方式であり、より詳細にはＡ４ＷＰ方式であってもよい。
【０１２３】
そして、無線電力受信装置２００が第１方式で無線電力を受信することができる端末機ではないことが確認されれば（Ｎｏ）、無線電力送信装置１００は他の方式、例えば磁気誘導方式、詳細にはＰＭＡ、ＷＰＣ方式で無線電力を送信することができる。これについては以下で詳細に説明する。
【０１２４】
第２無線電力送信モジュール１２０の第３信号送信部１２１から第３信号を送信することができる（Ｓ２５０）。この時、第３信号はデジタルピング（ｄｉｇｉｔａｌ  ｐｉｎｇ）であってもよい。ＰＭＡ又はＷＰＣ方式の無線電力送信時にアナログピング（ａｎａｌｏｇｕｅ  ｐｉｎｇ）を送信して、端末機などが近接して配置されているかを確認する。本実施例では上述した第１信号の送信によって端末機などの近接配置を確認したので、アナログピングの送信を省略することができる。
【０１２５】
そして、上述した無線電力受信装置２００が第２受信機を含むかを感知する（Ｓ２６０）。これは、第２無線電力送信モジュール１２０からデジタルピングの送信後に受信部１２５で無線電力受信装置２００からの特定の信号を受信することでなることができる。
【０１２６】
図１０はＰＭＡのデジタルピングの波形を示した図である。デジタルピングの一区間Ｔ１は２６ミリ秒〜２８秒であってもよく、第１デジタルピング（１ｓｔＰｉｎｇ）の終了から第２デジタルピング（２ｎｄＰｉｎｇ）の開始までのギャップＴ２は３０ミリ秒〜３００ミリ秒であってもよい。
【０１２７】
例えば、全部５個のデジタルピングを送信するとき、５個のデジタルピングの区間Ｔ１にそれぞれ２６ミリ秒がかかり、５個のギャップＴ２にそれぞれ３０ミリ秒がかかるので、少なくとも総２８０ミリ秒が必要となることができる。
【０１２８】
仮に、無線電力受信装置２００が第２受信機を含むとき、すなわち第２方式で無線電力を受信することができる端末機があることが確認されれば（ｙｅｓ）、無線電力送信装置１００内の第２無線電力送信モジュール１２０から第２方式で無線で電力を送信することができる（Ｓ２６５）。第２方式は、例えば磁気誘導方式であり、より詳細にはＰＭＡ方式であってもよい。
【０１２９】
この時、ＰＭＡ方式で充電を始めるとき第２受信機を確認し（ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）電力の送信を始めるまで３５ミリ秒程度がかかることがあり、よってデジタルピングの伝送から第２受信機の確認までは３１５ミリ秒がかかることがある。そして、第２受信機が感知されないときは２８０ミリ秒がかかることがある。
【０１３０】
そして、無線電力受信装置２００が第２方式で無線電力を受信することができる端末機ではないことが確認されれば（Ｎｏ）、無線電力送信装置１００は他の方式、例えばＷＰＣ方式で無線電力を送信することができる。
【０１３１】
第３無線電力送信モジュール１３０の第３信号送信部１３１から第４信号を送信し（Ｓ２７０）、無線電力受信装置２００が第３受信機を含むかを感知することができる（Ｓ２８０）。
【０１３２】
ＷＰＣ方式の無線電力送信時にアナログピングの送信を省略し、第４信号でデジタルピングを送信することで、上述した無線電力受信装置２００が第３受信機を含むかを感知することができる。
【０１３３】
これは、第３無線電力送信モジュール１３０からデジタルピングの送信後に受信部１３５で無線電力受信装置２００から特定の信号を受信することでなることができる。
【０１３４】
図１１はＷＰＣのデジタルピングの波形を示した図である。
【０１３５】
３個のコイルを使ってデジタルピングを送信するとき、第１コイルＣＯＩＬ１の区間Ｔ３１、第２コイルＣＯＩＬ２の区間Ｔ３２及び第３コイルＣＯＩＬ３の区間Ｔ３３はそれぞれ７０ミリ秒であってもよく、それぞれのコイル間のギャップＴｉは２８ミリ秒であってもよい。
【０１３６】
全部３個のデジタルピングを送信するとき、少なくとも総２６６ミリ秒がかかることがある。
【０１３７】
仮に、無線電力受信装置２００が第３受信機を含むとき、すなわち第３方式で無線電力を受信することができる端末機があることが確認されれば（ｙｅｓ）、無線電力送信装置１００内の第３無線電力送信モジュール１３０から第３方式で無線で電力を送信することができる（Ｓ２９０）。第３方式は、例えばＷＰＣ方式であってもよい。
【０１３８】
この時、全部３個のデジタルピングを送信し第３受信機を確認し（ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）電力送信を始めるまで総１８９９ミリ秒がかかることがある。
【０１３９】
本実施例において、無線電力送信装置から第１信号を送信し無線電力受信装置が第１受信機ではない場合にこれを感知するのに総４６５ミリ秒がかかり、第２信号を送信し無線電力受信装置が第２受信機ではない場合にこれを感知するのに総２８０ミリ秒がかかり、第３信号を送信し無線電力受信装置が第３受信機であるかを確認し無線電力送信を始めるまで１８９９ミリ秒がかかるので、第１信号の送信から第３方式、つまりＷＰＣ方式で無線電力を送信するまでは総２６４４ミリ秒がかかることがある。
【０１４０】
本実施例による無線電力送信装置及び方法では、一つの無線電力送信装置に３個の相異なる方式、例えばＡ４ＷＰ、ＰＭＡ及びＷＰＣ方式の無線電力送信モジュールが配置される。磁気共振方式の無線電力送信が磁気誘導方式の無線電力送信より充電領域が広くて端末機の感知が容易であり、充電開始までの時間が一番短いので、先にＡ４ＷＰ方式で充電を試み、続いて磁気誘導方式であるＰＭＡとＷＰＣ方式で充電を試みることができる。
【０１４１】
そして、無線電力受信方式が分からない端末機が配置されたとき、順にＡ４ＷＰ、ＰＭＡ及びＷＰＣ方式の無線電力受信が可能であるかを確認し、無線電力を送信することができて無線電力の送信開始まで総３秒未満の時間がかかることがある。
【０１４２】
以上で実施例に基づいて説明したが、これはただ例示であるだけ、本発明を限定するものではなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば本実施例の本質的な特性から逸脱しない範疇内で以上で例示しなかった多様な変形及び応用が可能であることが分かるであろう。
【０１４３】
例えば、実施例に具体的に示した各構成要素は変形して実施することができるものである。そして、このような変形及び応用に係わる相違点は添付の請求範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものとして解釈されなければならないであろう。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
実施例の無線電力送信装置及び方法は、まずＡ４ＷＰ方式で充電を試み、続いて磁気誘導方式であるＰＭＡとＷＰＣ方式で充電を試みるのに使うことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018506949.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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2018506949.tif 000016
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