(57)【要約】【課題】入力電流を検出して無線電力受信装置の情報を知ることができる共振基板の無線電力送信装置、無線電力受信装置、及び電力受信方法を提供する。【解決手段】本発明の実施形態に従う無線電力送信装置から無線で電力を受信する無線電力受信装置は、上記無線電力送信装置から共振を用いて電力を受信する受信部及び上記受信部から伝達された電力を整流して負荷端に提供する整流部を含み、上記整流部は上記無線電力送信装置の入力電流を変化させるために上記無線電力受信装置の出力インピーダンスを可変させることを特徴とする。【選択図】図１
2013188127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線電力送信装置から無線で電力を受信する無線電力受信装置であって、
前記無線電力送信装置から共振を用いて電力を受信する受信部と、
前記受信部から伝達された電力を整流して負荷端に提供する整流部と、を含み、
前記整流部は、
前記無線電力送信装置の入力電流を変化させるために前記無線電力受信装置の出力インピーダンスを可変させることを特徴とする、無線電力受信装置。
【請求項２】
前記整流部は、
スイッチ及びブリッジダイオードを含み、
前記出力インピーダンスは前記スイッチの開放または短絡により可変されることを特徴とする、請求項１に記載の無線電力受信装置。
【請求項３】
前記ブリッジダイオードは、
前記スイッチが開放または短絡されることによって前記ブリッジダイオードに入力される電流の流れを変更させて前記出力インピーダンスを可変させることを特徴とする、請求項２に記載の無線電力受信装置。
【請求項４】
前記出力インピーダンスは、
前記受信部で前記整流部を見渡したインピーダンスであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の無線電力受信装置。
【請求項５】
前記整流部は、
前記出力インピーダンスを可変させて前記入力電流を可変させることによって、前記無線電力受信装置の状態情報を前記無線電力送信装置に知らせることを特徴とする、請求項１に記載の無線電力受信装置。
【請求項６】
前記無線電力受信装置の状態情報は、
前記無線電力受信装置の充電完了情報、充電量情報のうちのいずれか１つを含むことを特徴とする、請求項５に記載の無線電力受信装置。
【請求項７】
前記受信部は、
前記無線電力送信装置の送信共振コイルと共振結合されて電力を受信する受信共振コイルと、
前記受信共振コイルとカップリングされて電力を受信する受信誘導コイルと、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線電力受信装置。
【請求項８】
無線電力受信装置に無線で電力を伝送する無線電力送信装置であって、
電力ソースから供給された電力を共振を用いて前記無線電力受信装置に伝送する送信部と、
前記無線電力送信装置の入力電流を検出し、前記検出された入力電流を用いて前記無線電力受信装置の出力インピーダンス変化を検出する検出部と、
を含むことを特徴とする、無線電力送信装置。
【請求項９】
前記入力インピーダンスは、
前記電力ソースで前記無線電力送信装置を見渡した時に測定されるインピーダンスであることを特徴とする、請求項８に記載の無線電力送信装置。
【請求項１０】
前記検出部は、
一周期の間、前記無線電力受信装置の平均入力電流を検出して前記無線電力受信装置の出力インピーダンス変化を検出することを特徴とする、請求項８に記載の無線電力送信装置。
【請求項１１】
前記送信部は、
前記電力ソースから電力を受信する送信誘導コイルと、
前記送信誘導コイルとカップリングされて受信した電力を共振を用いて前記無線電力受信装置に電力を伝達する送信共振コイルと、
を含むことを特徴とする、請求項８に記載の無線電力送信装置。
【請求項１２】
前記検出された出力インピーダンス変化に基づいて前記無線電力受信装置の状態情報を判断する状態情報判断部をさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載の無線電力送信装置。
【請求項１３】
前記判断された状態情報に従って前記無線電力受信装置に伝達する電力を調節する電力調節部をさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載の無線電力送信装置。
【請求項１４】
無線電力送信装置から無線で電力を受信する無線電力受信装置の電力受信方法であって、
前記無線電力送信装置に伝送する前記無線電力受信装置の状態情報を決定するステップと、
前記決まった状態情報に従って前記無線電力受信装置の出力インピーダンスを可変させるステップと、
前記可変された出力インピーダンスによって前記無線電力送信装置から変化された電力を受信するステップと、
を含むことを特徴とする、無線電力受信装置の電力受信方法。
【請求項１５】
前記出力インピーダンスを可変させるステップは、
前記無線電力受信装置に備えられた整流部に入力される電流の流れを変更させて前記出力インピーダンスを可変させるステップを含むことを特徴とする、請求項１４に記載の無線電力受信装置の電力受信方法。
【請求項１６】
前記整流部に入力される電流の流れを変更させるステップは、
前記整流部に備えられたスイッチを開放または短絡させて前記整流部に備えられたブリッジダイオードに入力される電流の流れを変更させるステップを含むことを特徴とする、請求項１５に記載の無線電力受信装置の電力受信方法。
【請求項１７】
前記電力を受信するステップは、
前記出力インピーダンスを可変させることによって前記無線電力送信装置の入力電流を可変させるステップと、
前記可変された入力電流に基づいて変化された電力を前記無線電力送信装置から受信するステップと、
を含むことを特徴とする、請求項１４に記載の無線電力受信装置の電力受信方法。
【請求項１８】
前記無線電力受信装置の状態情報は、
前記無線電力受信装置の充電完了情報、充電量情報のうちのいずれか１つを含むことを特徴とする、請求項１４に記載の無線電力受信装置の電力受信方法。
【請求項１９】
前記無線電力受信装置の出力インピーダンスは、
前記無線電力受信装置に備えられた受信部で前記整流部を見渡したインピーダンスであることを特徴とする、請求項１５に記載の無線電力受信装置の電力受信方法。
【請求項２０】
請求項１４から１９のいずれか１項に記載された無線電力受信装置の電力受信方法を遂行するためのプログラムが記録された記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線電力送信装置、無線電力受信装置、及び電力受信方法に関するものである。
【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伝送技術（wireless power transmissionまたはwireless energy transfer）は、既に１８００年代に電磁気誘導原理を用いた電気モータや変圧器が使われ始めて、その後にはラジオ波や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。私達がよく使用する電動歯ブラシや一部の無線カミソリも実際は電磁気誘導原理により充電される。電磁気誘導は導体の周辺で磁場を変化させた時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速く進められているが、電力の伝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、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る。
【０００４】
最近、このような無線電力伝送技術のうち、共振を用いたエネルギー伝達方式がたくさん使われている。
【０００５】
共振を用いた無線電力伝送システムは、送信側と受信側に形成された電気信号がコイルを通じて無線で伝えられるため、ユーザは携帯用機器のような電子機器を難無く充電することができる。
【０００６】
また、無線電力送信装置は無線電力受信装置の状態情報を受信して電力伝送を遂行することができる。無線電力受信装置から無線電力送信装置にデータを伝送するために別途の通信チャンネルや手段を具備することは多い費用がかかるので、負荷変調（Load Modulation）方式がたくさん使用されている。負荷変調（Load Modulation）方式は、無線電力受信装置の負荷（インピーダンス）を変更させて無線電力送信装置側の入力インピーダンスが変更されることを認知する方式である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、既存の負荷変調（Load Modulation）方式は、磁気誘導型無線電力伝送システムに限定されている。
【０００８】
本発明は、入力電流を検出して無線電力受信装置の情報を知ることができる共振基板の無線電力送信装置、無線電力受信装置、及び電力受信方法を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明は、電力ソースから出力される入力電流を検出し、検出された入力電流を比較して無線電力受信装置の情報を知ることができる共振基板の無線電力送信装置、無線電力受信装置、及び電力受信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態に従う本発明の実施形態に従う無線電力送信装置から無線で電力を受信する無線電力受信装置は、上記無線電力送信装置から共振を用いて電力を受信する受信部及び上記受信部から伝達された電力を整流して負荷端に提供する整流部を含み、上記整流部は上記無線電力送信装置の入力電流を変化させるために上記無線電力受信装置の出力インピーダンスを可変させることを特徴とする。
【００１１】
本発明の更に他の実施形態に従う無線電力受信装置に無線で電力を伝送する無線電力送信装置は、電力ソースから供給された電力を共振を用いて上記無線電力受信装置に伝送する送信部及び上記無線電力送信装置の入力電流を検出し、上記検出された入力電流を用いて上記無線電力受信装置の出力インピーダンス変化を検出する検出部を含む。
【００１２】
本発明の更に他の実施形態に従う無線電力送信装置から無線で電力を受信する無線電力受信装置の電力受信方法は、上記無線電力送信装置に伝送する上記無線電力受信装置の状態情報を決定するステップと、上記決まった状態情報に従って上記無線電力受信装置の出力インピーダンスを可変させるステップと、上記可変された出力インピーダンスによって上記無線電力送信装置から変化された電力を受信するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実施形態によれば、無線電力送信装置の入力電流を通じて無線電力受信装置の出力インピーダンス変化を検出して無線電力受信装置の情報を把握して効率的な電力伝送を遂行することができる。
【００１４】
本発明の実施形態によれば、無線電力受信装置は出力インピーダンスを変更させて自身の状態情報を無線電力送信装置に伝送して、それに適合した電力を受信することができる。
【００１５】
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で直接的または暗示的に開示される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に従う無線電力伝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整流部の構成を詳細に示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に従う整流部のスイッチが開放された状態を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に従う整流部のスイッチが短絡された状態を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に従う無線電力送信装置の電力伝送方法のフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に従う無線電力受信装置の電力受信方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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つい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。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に従う共振型無線電力伝送システム１０００の構成図である。
【００１９】
図１を参考すると、無線電力伝送システム１０００は、電力ソース１００、無線電力送信装置２００、無線電力受信装置３００、及び負荷端４００を含む。
【００２０】
無線電力送信装置２００は、送信部２１０、検出部２２０、判断部２３０、及び電力調節部２４０を含む。
【００２１】
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。
【００２２】
電力ソース１００で生成された電力は無線電力送信装置２００に伝えられて、共振現象により無線電力送信装置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を経て負荷端４００に伝えられる。負荷端４００は充電池またはその他の電力を必要とする任意の装置を意味し、本発明の実施形態では負荷端４００の負荷抵抗をＲＬとして表す。一実施形態において、負荷端４００は無線電力受信装置３００に含まれる。
【００２３】
電力ソース１００は、所定周波数を有する交流電力を提供する交流電力ソースでありうる。
【００２４】
送信部２１０は、送信誘導コイル部２１１と送信共振コイル部２１２とから構成される。
【００２５】
送信誘導コイル部２１１は電力ソース１００と連結され、電力ソース１００から提供された電力により交流電流が流れるようになる。送信誘導コイル部２１１に交流電流が流れれば、電磁気誘導により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ようになる。送信共振コイル部２１２に伝えられた電力は共振により無線電力送信装置２００と共振回路をなす無線電力受信装置３００に伝えられる。
【００２６】
インピーダンスがマッチングされた２つのＬＣ回路の間は共振により電力が伝送できる。このような共振による電力伝送は電磁気誘導による電力伝送より遠い距離までより高い効率で電力伝達を可能にする。
【００２７】
送信誘導コイル部２１１は、送信誘導コイルＬ１とキャパシタＣ１を含む。ここで、キャパシタＣ１のキャパシタンスは共振周波数ｗで共振するように調節された値である。
【００２８】
キャパシタＣ１の一端は電力ソース１００の一端に連結され、キャパシタＣ１の他端は送信誘導コイルＬ１の一端に連結される。送信誘導コイルＬ１の他端は電力ソース１００の他端に連結される。
【００２９】
送信共振コイル部２１２は、送信共振コイルＬ２、キャパシタＣ２、及び抵抗Ｒ２を含む。送信共振コイルＬ２はキャパシタＣ２の一端に連結された一端と抵抗Ｒ２の一端に連結された他端とを含む。抵抗Ｒ２の他端はキャパシタＣ２の他端に連結される。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。キャパシタＣ２のキャパシタンスは共振周波数ｗで共振するように調節された値である。
【００３０】
検出部２２０は、第１入力インピーダンスＺ１を測定することができる。一実施形態において、第１入力インピーダンスＺ１は電力ソース１００で無線電力送信装置２００側を見渡したインピーダンスを意味する。
【００３１】
一実施形態において、検出部２２０は無線電力送信装置２００に入力される入力電流を検出して第１入力インピーダンスＺ１を検出することができる。具体的に、無線電力送信装置２００に入力される電圧が一定であると仮定すれば、検出部２２０は無線電力送信装置２００に入力される入力電流を検出してインピーダンスを求める関係式（Ｚ＝Ｖ／Ｉ）を通じて第１入力インピーダンスＺ１を検出することができる。
【００３２】
検出部２２０は無線電力送信装置２００に入力される平均入力電流を検出することができ、平均入力電流は無線電力送信装置２００に入力される入力電流の一周期の間の平均値を意味する。平均入力電流は後述する無線電力受信装置３００の整流部３２０により可変できる。
【００３３】
検出部２２０は測定された平均入力電流を用いて無線電力受信装置３００側の出力インピーダンス変化を検出することができる。
【００３４】
判断部２３０は、検出された出力インピーダンス変化を通じて無線電力受信装置３００の状態情報を判断することができる。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の現在充電電力量または充電電力量の推移に対する充電電力量情報でありうる。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が充電が完了した状態であることを知らせる充電完了情報でありうる。
【００３５】
電力調節部２４０は、判断された無線電力受信装置３００の状態情報に従って無線電力受信装置３００に伝達する電力を調節することができる。
【００３６】
電力調節部２４０は、電力ソース１００を制御して無線電力送信装置２００に伝達する電力を調節し、これによって無線電力受信装置３００に伝達する電力を調節することができる。
【００３７】
結果的に、電力ソース１００が出力する平均入力電流の検出過程は、無線電力送信装置２００が無線電力送信装置２００の状態を判断する過程を意味する。即ち、無線電力受信装置３００は自身の状態情報を無線電力送信装置２００に伝送し、無線電力送信装置２００は受信した無線電力受信装置３００の状態情報を用いて無線電力受信装置３００に適切な電力を伝送することができる。
【００３８】
無線電力送信装置２００は、無線電力受信装置３００の現在充電電力量に対する情報を電力ソース１００が出力する平均入力電流を通じて把握して、それに対応した電力伝送を遂行することができる。
【００３９】
無線電力受信装置３００は、受信部３１０、及び整流部３２０を含む。
【００４０】
無線電力受信装置３００は、携帯電話、マウス、ノートブック、ＭＰ３プレーヤーなどの電子機器に内蔵できる。
【００４１】
受信部３１０は、受信共振コイル部３１１と受信誘導コイル部３１２とを含む。
【００４２】
受信共振コイル部３１１は、受信共振コイルＬ３、キャパシタＣ３、及び抵抗Ｒ３を含む。受信共振コイルＬ３は、キャパシタＣ３の一端に連結された一端と抵抗Ｒ３の一端に連結された他端とを含む。抵抗Ｒ３の他端はキャパシタＣ２の他端に連結される。抵抗Ｒ３は受信共振コイルＬ３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。キャパシタＣ３のキャパシタンスは共振周波数ｗで共振するように制御部３３０により調節できる。
【００４３】
受信誘導コイル部３１２は、受信誘導コイルＬ４及びキャパシタＣ４を含む。受信誘導コイルＬ４の一端はキャパシタＣ４の一端に連結され、受信誘導コイルＬ４の他端は整流部３２０の他端に連結される。キャパシタＣ４の他端は整流部３２０の一端に連結される。キャパシタＣ４のキャパシタンスは共振周波数ｗで共振するように制御部３３０により調節できる。
【００４４】
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。即ち、受信共振コイル部３１１は、送信共振コイル部２１２とカップリング（coupling）されて交流電流が流れるようになり、これによって非放射（Non-Radiative）方式により無線電力送信装置２００から電力を受信することができる。
【００４５】
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端４００に伝えられる。
【００４６】
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整流して直流電力に変換させることができる。
【００４７】
整流部３２０は、スイッチＳＷとキャパシタＣ４とを含む。スイッチＳＷは、キャパシタＣ４の一端に連結された一端と負荷端４００の他端に連結された他端とを含む。負荷端４００の一端はキャパシタＣ４の他端に連結される。
【００４８】
整流部３２０は、受信誘導コイル部３１２で負荷端４００を見渡した出力インピーダンスＺＬを可変させることができる。一実施形態において、出力インピーダンスＺＬは受信誘導コイル部３１２で整流部３２０を見渡したインピーダンスを意味する。
【００４９】
整流部３２０は、スイッチＳＷの開放または短絡を通じて出力インピーダンスＺＬを可変させて第１入力インピーダンスＺ１を変更させることができる。以下、整流部３２０により第１入力インピーダンスＺ１が変更されて電力ソース１００が出力する平均入力電流が変化される過程を説明する。
【００５０】
第３入力インピーダンスＺ３は、受信共振コイル部３１１で負荷端４００を見渡した時に測定されるインピーダンスを意味し、＜数式１＞のように表現できる。
【００５１】
【数１】
2013188127.tif 000003
【００５２】
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。
【００５３】
＜数式１＞は周波数領域を基準とした数式であり、以下の数式も周波数領域を基準として表現する。
【００５４】
第２入力インピーダンスＺ２は、無線電力送信装置２００で無線電力受信装置３００を見渡した時に測定されるインピーダンスを意味し、＜数式２＞のように表現できる。
【００５５】
【数２】
2013188127.tif 000004
【００５６】
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を等価回路に変換時に表現されるキャパシタを意味する。また、Ｒ３は受信共振コイルＬ３で電力損失により発生する電力損失量を抵抗として表したものである。
【００５７】
キャパシタＣ３及び漏洩抵抗Ｒ３は固定された値であるが、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によって変化できる値である。
【００５８】
結合係数Ｋ２は、送信共振コイルＬ２と受信共振コイルＬ３との間の電磁気的な結合の程度を表示するものであって、無線電力伝送システム１０００の無線電力送信装置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つにより変わることができる値である。
【００５９】
第１入力インピーダンスＺ１は、電力ソース１００で無線電力送信装置２００側を見渡した時に測定されるインピーダンスを意味し、＜数式３＞のように表現できる。
【００６０】
【数３】
2013188127.tif 000005
【００６１】
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を意味する。
【００６２】
＜数式１＞乃至＜数式３＞で、Ｒ２、Ｒ３を極めて小さな値を有するものと仮定して０オームに置いて、送信誘導コイルＬ１とキャパシタＣ１、送信共振コイルＬ２とキャパシタＣ２、受信共振コイルＬ３とキャパシタＣ３、受信誘導コイルＬ４とキャパシタＣ４が全て共振周波数ｗで共振するように値を定めれば、第１入力インピーダンスＺ１は＜数式４＞のように整理できる。
【００６３】
【数４】
2013188127.tif 000006
【００６４】
また、＜数式４＞は各相互インダクタンスと各結合係数との関係を表す式である以下の＜数式５＞乃至＜数式７＞を利用すれば、＜数式８＞に整理できる。
【００６５】
【数５】
2013188127.tif 000007
【００６６】
ここで、結合係数Ｋ１は送信誘導コイルＬ１と送信共振コイルＬ２との間の電磁気的な結合を意味し、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を意味する。
【００６７】
【数６】
2013188127.tif 000008
【００６８】
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との間の電磁気的な結合の程度を意味し、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する。
【００６９】
【数７】
2013188127.tif 000009
【００７０】
ここで、結合係数Ｋ３は受信共振コイルＬ３と受信誘導コイルＬ４との間の電磁気的な結合の程度を意味し、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。
【００７１】
【数８】
2013188127.tif 000010
【００７２】
結果的に、＜数式８＞を説明すると、第１入力インピーダンスＺ１は出力インピーダンスＺＬが変更されることによって可変できることを確認することができる。電力ソース１００が出力する入力電流は第１入力インピーダンスＺ１と入力電圧との割合で表現できるので、第１入力インピーダンスＺ１が可変されることによって入力電流も可変できる。これについては、図２乃至図４でより詳細に説明する。
【００７３】
制御部３３０は、整流部３２０に制御信号を印加して整流部３２０を制御することができる。上記制御信号は、スイッチＳＷを開放または短絡させるための信号でありうる。
【００７４】
次に、図２乃至図３を参考して、スイッチＳＷの開放または短絡に従う出力インピーダンスＺＬ及び第１入力インピーダンスＺ１の変化を説明し、第１入力インピーダンスＺ１の変化を通じて負荷変調（Load Modulation）が遂行されることを確認する。
【００７５】
図２は、本発明の一実施形態に従う整流部３２０の構成を詳細に示す図である。
【００７６】
図２を参考すると、整流部３２０はブリッジダイオード３２１及びスイッチ３２２を含む。
【００７７】
整流部３２０は、受信部３１０から受信した交流電力を直流電力に整流して負荷端４００に伝達することができる。
【００７８】
ブリッジダイオード３２１は、４個のダイオードが連結された構造で負荷端４００に伝達される交流電流を直流電流に整流して負荷端４００に伝達することができる。
【００７９】
スイッチ３２２は、制御部３３０の制御信号により開放または短絡されて負荷端４００に伝達される電流の流れを変更させることができる。
【００８０】
次に、スイッチ３２２が開放または短絡された状態で出力インピーダンスＺＬの変化によって第１入力インピーダンスＺ１が可変される過程を説明する。
【００８１】
図３は、本発明の一実施形態に従う整流部３２０のスイッチ３２２が開放された状態を示す図である。
【００８２】
図３を参考すると、制御部３３０の制御信号によりスイッチ３２２が開放されれば、整流部３２０は図３で図示された回路で表現できる。
【００８３】
スイッチ３２２が開放された場合、出力インピーダンスＺＬは＜数式９＞のように表現できる。即ち、スイッチ３２２が開放されれば、ブリッジダイオード３２１は受信部３１０からブリッジダイオード３２１に入力される電流の流れを変更させることができる。具体的に、スイッチ３２２が開放されれば、電流は図３に図示された矢印の方向に沿って流れる。
【００８４】
この場合、出力インピーダンスＺＬは＜数式９＞のように表現できる。
【００８５】
【数９】
2013188127.tif 000011
【００８６】
＜数式９＞を＜数式８＞に代入させれば、第１入力インピーダンスＺ１は＜数式１０＞のように表現できる。
【００８７】
【数１０】
2013188127.tif 000012
【００８８】
図４は、本発明の一実施形態に従う整流部３２０のスイッチＳＷが短絡された状態を示す図である。
【００８９】
図４を参考すると、制御部３３０の制御信号によりスイッチ３２２が短絡されれば、整流部３２０は図４で図示された回路で表現できる。
【００９０】
ここで、スイッチ３２２が短絡された場合、電流は図４に図示された矢印方向に沿って流れることができ、出力インピーダンスＺＬは以下の＜数式１１＞のように表現できる。
【００９１】
【数１１】
2013188127.tif 000013
【００９２】
即ち、スイッチ３２２が短絡された一周期の間、出力インピーダンスＺＬは＜数式１１＞のように表現されることができ、スイッチ３２２が開放された他の一周期の間は＜数式９＞のように表現できる。即ち、スイッチ３２２が短絡されれば、ブリッジダイオード３２１は受信部３１０からブリッジダイオード３２１に入力される電流の流れを変更させ、一周期の間の出力インピーダンスＺＬは＜数式１１＞のように表現されることができ、スイッチ３２２が開放されれば、ブリッジダイオード３２１は受信部３１０からブリッジダイオード３２１に入力される電流の流れを変更させて他の一周期の間の出力インピーダンスＺＬは＜数式９＞のように表現できる。
【００９３】
これによって、スイッチ３２２が開放された一周期の間の第１入力インピーダンスＺ１は＜数式１０＞のように表現されることができ、スイッチ３２２が短絡された他の一周期の間の第１入力インピーダンスＺ１は＜数式１２＞のように表現できる。
【００９４】
【数１２】
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【００９５】
第１入力インピーダンスＺ１は、電力ソース１００が出力する入力電圧対入力電流の割合で得られる。上記のように、スイッチ３２２が開放または短絡されることによって、第１入力インピーダンスＺ１が可変され、第１入力インピーダンスＺ１が可変されることによって電力ソース１００が出力する入力電流も可変される。ここで、電力ソース１００が出力する入力電圧は予め知っていると仮定すれば、検出部２２０は無線電力送信装置２００に入力される入力電流を測定して、無線電力送信装置２００の第１入力インピーダンスＺ１を検出することができる。具体的に、検出部２２０は一周期毎に無線電力送信装置２００に入力される入力電流を測定して、測定された入力電流を用いて第１入力インピーダンスＺ１を検出することができる。
【００９６】
検出部２２０は、検出した第１入力インピーダンスＺ１を用いて無線電力受信装置３００の出力インピーダンス変化を検出することができる。
【００９７】
結果的に、一周期の間、電力ソース１００が出力する平均入力電流または第１入力インピーダンスＺ１を比較することによって、スイッチ３２２の開放または短絡状態を知ることができるので、無線電力送信装置２００は無線電力受信装置３００の状態を把握して、それに従う適切な電力伝送過程を遂行することができる。
【００９８】
例えば、無線電力受信装置３００が無線電力送信装置２００にディジタルデータ１を伝送しようとする場合、制御部３３０はスイッチ３２２を短絡させ、ディジタルデータ０を伝送しようとする場合、スイッチ３２２を開放させる。勿論、これは例示に過ぎないものであり、無線電力受信装置３００が無線電力送信装置２００にディジタルデータ１を伝送しようとする場合、制御部３３０はスイッチ３２２を開放させ、ディジタルデータ０を伝送しようとする場合、スイッチ３２２を短絡させることもできる。
【００９９】
検出部２２０は、無線電力送信装置２００の平均入力電流または第１入力インピーダンスＺ１を検出して比較することによって、スイッチ３２２の短絡または開放状態を確認して、無線電力受信装置３００の状態情報を受信することができる。
【０１００】
これによって、無線電力送信装置２００は無線電力受信装置３００の状態情報を受信して適切な電力伝送を遂行することができる。
【０１０１】
例えば、無線電力受信装置３００が充電が完了したことを知らせる充電完了情報を無線電力送信装置２００に伝送しようとする場合、無線電力受信装置３００は充電完了情報に対応するスイッチング動作を遂行し、無線電力送信装置２００は平均入力電流または第１入力インピーダンスＺ１を検出して、無線電力受信装置３００の充電完了情報を受信することができる。無線電力送信装置２００は受信した充電完了情報に従って電力ソース１００を制御して無線電力受信装置３００への電力提供を中断することができる。
【０１０２】
図５は、本発明の一実施形態に従う無線電力送信装置の電力伝送方法のフローチャートである。
【０１０３】
以下、本発明の実施形態に従う無線電力送信装置の電力伝送方法を図１乃至図４の内容に結び付けて説明する。
【０１０４】
まず、無線電力送信装置２００の検出部２２０は、無線電力受信装置３００の出力インピーダンス可変によって変化された無線電力送信装置２００の入力電流を検出する（Ｓ１０１）。入力電流は電力ソース１００から出力されて無線電力送信装置２００に入力される入力電流でありうる。検出部２２０は、一周期の間の入力電流を検出することができる。一周期は、無線電力受信装置３００のスイッチ３２２が短絡または開放状態を維持する時間でありうる。
【０１０５】
即ち、無線電力受信装置３００の整流部３２０は出力インピーダンスＺＬを可変させることができ、これによって無線電力送信装置２００の入力電流が可変できる。具体的に、制御部３３０は整流部３２０のスイッチ３２２に制御信号を伝送して出力インピーダンスＺＬを可変させることができる。即ち、無線電力受信装置３００は自身の状態情報を無線電力送信装置２００に伝送するために出力インピーダンスＺＬを可変させることができる。上記制御信号はスイッチ３２２を開放または短絡させる信号でありうる。出力インピーダンスＺＬが可変される過程は図１乃至図４で説明したものと同一である。
【０１０６】
一実施形態において、出力インピーダンスＺＬは受信部３１０で整流部３２０を見渡したインピーダンスを意味する。
【０１０７】
その後、無線電力送信装置２００の検出部２２０は検出された入力電流に基づいて無線電力送信装置２００の入力インピーダンスを検出する（Ｓ１０３）。無線電力送信装置２００の入力電圧が一定であると仮定する時、検出部２２０はインピーダンス関係式（Ｚ＝Ｖ／Ｉ）を通じて検出された入力電流を用いて無線電力送信装置２００の入力インピーダンスを検出することができる。無線電力送信装置２００の入力インピーダンスは、図１乃至図４で説明した第１入力インピーダンスＺ１である。無線電力送信装置２００の検出部２２０は、検出された無線電力送信装置２００の入力インピーダンスを用いて無線電力受信装置３００の出力インピーダンス変化を確認する（Ｓ１０５）。一実施形態において、検出部２２０は検出された一周期の間の入力インピーダンス及び検出されたその前の一周期の間の入力インピーダンスを比較して出力インピーダンス変化を確認することができる。即ち、無線電力受信装置３００のスイッチング動作によって一周期毎の入力インピーダンスが変わることができ、検出部２２０は一周期毎の入力インピーダンスを通じて出力インピーダンスの変化を確認することができる。
【０１０８】
無線電力送信装置２００の状態情報判断部２３０は、確認された出力インピーダンスの変化を通じて無線電力受信装置３００の状態情報を判断する（Ｓ１０７）。
【０１０９】
即ち、出力インピーダンスの変化は、無線電力受信装置３００が無線電力送信装置２００に自身の状態情報を伝送するための過程であるので、状態情報判断部２３０は出力インピーダンスの変化を通じて無線電力受信装置３００の状態情報を確認することができる。
【０１１０】
無線電力送信装置２００の電力調節部２４０は、確認された無線電力受信装置３００の状態情報に従って無線電力受信装置３００に伝送する送信電力を決定することができ、決まった送信電力を無線電力受信装置３００に伝送するように電力ソース１００を制御する（Ｓ１０９）。
【０１１１】
無線電力送信装置２００の送信部２１０は、決まった送信電力を無線電力受信装置３００に伝送する（Ｓ１１１）。
【０１１２】
図６は、本発明の一実施形態に従う無線電力受信装置の電力受信方法を説明するためのフローチャートである。
【０１１３】
以下、本発明の一実施形態に従う無線電力受信装置の電力受信方法を図１乃至図４の内容に結び付けて説明する。
【０１１４】
まず、無線電力受信装置３００の制御部３３０は、無線電力送信装置２００に伝送する無線電力受信装置３００の状態情報を決定する。即ち、無線電力受信装置３００は自身の現在状態を無線電力送信装置２００に知らせるために伝送する状態情報を生成し、決定することができる。
【０１１５】
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が充電が完了したことを知らせる充電完了情報、無線電力受信装置３００の現在充電量または充電電力量の推移に対する充電量情報、無線電力受信装置３００が正常に電力を受信していることを知らせる充電状態情報のうちの１つでありうる。
【０１１６】
無線電力受信装置３００の制御部３３０は、決まった無線電力受信装置３００の状態情報に従って整流部３２０のスイッチ３２２の動作を制御するためのスイッチング制御信号を生成する（Ｓ２０３）。
【０１１７】
無線電力受信装置３００の整流部３２０は、生成された制御信号によって無線電力受信装置３００の出力インピーダンスを可変させる（Ｓ２０５）。上記制御信号は、無線電力受信装置３００の出力インピーダンスを可変させるための短絡または開放信号であり、出力インピーダンスが可変される過程は図１乃至図４で説明したものと同一である。
【０１１８】
一実施形態において、出力インピーダンスＺＬは、無線電力受信装置３００の受信部３１０で整流部３２０を見渡したインピーダンスを意味する。
【０１１９】
無線電力受信装置３００の受信部３１０は、可変された出力インピーダンスを通じて自身の状態情報を無線電力送信装置２００に知らせてくれて、それに対応する電力を受信する（Ｓ２０５）。一実施形態において、無線電力受信装置３００は出力インピーダンスを可変させて送信電力を増加させるように自身の状態情報を無線電力送信装置２００に知らせることができ、受信部３１０は増加した電力を受信することができる。
【０１２０】
一実施形態において、無線電力受信装置３００は、出力インピーダンスを可変させて充電が完了したことを知らせる自身の状態情報を無線電力送信装置２００に知らせることができ、受信部３１０は無線電力送信装置２００から電力を受信しないことがある。
【０１２１】
前述した本発明に従う電力伝送方法及び電力受信方法は、コンピュータで実行されるためのプログラムにより製作されてコンピュータが読み取ることができる記録媒体に格納されることができ、コンピュータが読み取ることができる記録媒体の例には、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピーディスク（登録商標）、光データ格納装置などがあり、またキャリアウェーブ（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。
【０１２２】
コンピュータが読み取ることができる記録媒体は、ネットワークにより連結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が読み取ることができるコードが格納され実行されることができる。そして、上記の方法を具現するための機能的（function）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ーらにより容易に推論できる。
【０１２３】
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り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や展望から個別的に理解されてはならない。
【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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