特許 6013619 無線電力受信装置及びその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6013619

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月25日

(54)【発明の名称】無線電力受信装置及びその制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/12 20160101AFI20161011BHJP

   H02J 50/80 20160101ALI20161011BHJP

【ＦＩ】

   H02J50/12

   H02J50/80

【請求項の数】12

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2015-547838(P2015-547838)

(86)(22)【出願日】2013年11月5日

(65)【公表番号】特表2016-504902(P2016-504902A)

(43)【公表日】2016年2月12日

(86)【国際出願番号】KR2013009959

(87)【国際公開番号】WO2014092339

(87)【国際公開日】20140619

【審査請求日】2015年6月11日

(31)【優先権主張番号】10-2012-0145814

(32)【優先日】2012年12月13日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】513276101

【氏名又は名称】エルジー イノテック カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(72)【発明者】

【氏名】リー、ジュン オー

(72)【発明者】

【氏名】チャン、キ チュル

(72)【発明者】

【氏名】リー、キ ミン

【審査官】 田中 寛人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２１３３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１４５９８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１１９２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１４−５０９１８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２０００８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０６３２４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２０５０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１９６０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１００３９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ５０／００−５０／９０

(57)【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磁場を通じて無線で転送された電力を受信する受信コイルと、
前記無線電力送信装置から転送された電力の周波数帯域を検出する周波数検出部と、
前記検出された周波数帯域によって前記受信コイルのインダクタンスを変更させるインダクタンス可変部とを含み、
前記無線電力送信装置から転送された電力の周波数帯域は、
第１周波数帯域及び第２周波数帯域を含み、
前記第１周波数帯域は前記第２周波数帯域より低く、
前記周波数検出部は、インバンド通信を通じて前記無線電力受信装置の電力受信状態を確認して前記無線電力送信装置から転送された電力の周波数帯域を検出し、前記無線電力受信装置の電力受信状態に異常が発生したことと確認した場合、アウトオブバンド通信を通じて前記無線電力送信装置から転送された電力の周波数帯域を確認することを特徴とする、無線電力受信装置。

【請求項2】

前記周波数検出部により前記無線電力送信装置から転送された電力の周波数帯域が前記第２周波数帯域であると確認された場合、
前記インダクタンス可変部は、
前記無線電力受信装置の使用周波数帯域が前記第２周波数帯域にマッチングされるように前記受信コイルのインダクタンスを減少さ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3】

前記無線電力送信装置から転送された電力の周波数帯域は第３周波数帯域をさらに含み、
前記第３周波数帯域は前記第１周波数帯域と前記第２周波数帯域との間の帯域であり、
前記周波数検出部により前記無線電力送信装置から転送された電力の周波数帯域が前記第３周波数帯域であると確認された場合、
前記インダクタンス可変部は、
前記無線電力受信装置の使用周波数帯域が前記第３周波数帯域にマッチングされるように前記受信コイルのインダクタンスを変更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】

前記インダクタンス可変部は、
１つ以上のスイッチを含み、各スイッチの動作を通じて前記無線電力送信装置から転送された周波数帯域によって前記受信コイルのインダクタンスを変更させて前記無線電力受信装置の使用周波数帯域を変更させることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の無線電力受信装置。

【請求項5】

前記各スイッチは、
前記受信コイルの一端子を連結または分離させて前記受信コイルの長さを調節して前記受信コイルのインダクタンスを変更させることを特徴とする、請求項４に記載の無線電力受信装置。

【請求項6】

各スイッチは電源の印加によって動作するＭＥＭＳスイッチであることを特徴とする、請求項４に記載の無線電力受信装置。

【請求項7】

前記第１周波数帯域は１１０乃至２０５ＫＨｚであり、前記第２周波数帯域は６．７８ＭＨｚであり、前記第３周波数帯域は２０６ＫＨｚ乃至３００ＫＨｚであることを特徴とする、請求項３に記載の無線電力受信装置。

【請求項8】

前記受信コイルは、
スパイラルまたはヘリカル構造のうち、いずれか１つの構造を有す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9】

前記変更された受信コイルのインダクタンスによって前記無線電力受信装置の使用周波数帯域を前記無線電力送信装置から転送された電力の周波数帯域にマッチングする周波数マッチング部をさらに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10】

前記周波数マッチング部は、
前記インダクタンスが変更された状態の受信コイルと連結されたキャパシタを含むことを特徴とする、請求項９に記載の無線電力受信装置。

【請求項11】

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第１周波数帯域の電力を受信する受信コイルと、
前記無線電力送信装置から転送された電力の周波数帯域が前記第１周波数帯域か否かを検出する周波数検出部と、
前記検出された周波数帯域が前記第１周波数帯域でない場合、前記受信コイルのインダクタンスを変更させるインダクタンス可変部と、
を含み、
前記周波数検出部は、インバンド通信を通じて前記無線電力受信装置の電力受信状態を確認して前記無線電力送信装置から転送された電力の周波数帯域を検出し、前記無線電力受信装置の電力受信状態に異常が発生したと確認した場合、アウトオブバンド通信を通じて前記無線電力送信装置から転送された電力の周波数帯域を確認することを特徴とする、無線電力受信装置。

【請求項12】

前記周波数検出部は、
前記検出された周波数帯域が前記第１周波数帯域でない場合、前記無線電力送信装置から転送された電力の周波数帯域を第２周波数帯域と確認し、
前記インダクタンス可変部は、
前記無線電力受信装置の使用周波数帯域が前記第２周波数帯域にマッチングされるように前記受信コイルのインダクタンスを減少させ、
前記第１周波数帯域は前記第２周波数帯域より低いことを特徴とする、請求項１１に記載の無線電力受信装置。

【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、無線で電力を受信する無線電力受信装置及びその制御方法に関する。

【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（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転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、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】

最近にはこのような無線電力転送技術のうち、電磁気誘導及び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】

電磁気誘導及び共振を用いた無線電力転送システムは、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達されるので、ユーザは携帯用機器のような電子機器を容易に充電することができる。

【0006】

しかしながら、従来の無線電力転送過程では送信側で使用する周波数帯域が多様であるので、送信側と受信側の使用周波数が異なる場合、受信側を正しく充電できないという問題があった。

【0007】

また、受信側は送信側で使用する多様な周波数帯域をカバーするために複数個のコイルを使用しなければならないという問題があった。

【0008】

これと関連した先行技術文献には、大韓民国公開特許第１０−２００６−００５８７３５（公開番号、発明の名称：集積回路及び印刷回路基板のための可変インダクタ）がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、無線電力送信装置が使用する多様な周波数帯域によって使用周波数帯域を可変させて電力転送効率を向上させることができる無線電力受信装置及びその制御方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、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磁場を通じて無線で転送された電力を受信する受信コイルと、前記無線電力送信装置から転送された電力の周波数帯域を検出する周波数検出部と、前記検出された周波数帯域によって前記受信コイルのインダクタンスを変更させるインダクタンス可変部とを含み、前記無線電力送信装置から転送された電力の周波数帯域は、第１周波数帯域及び第２周波数帯域を含み、前記第１周波数帯域は前記第２周波数帯域より低いことを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明の実施形態によれば、無線電力送信装置が使用する多様な周波数帯域に無線電力受信装置の使用周波数帯域を可変させて電力転送を効率的に遂行することができる。

【0012】

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】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に従う無線電力転送システムを説明するための図である。

【図2】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を説明するための図である。

【図3】本発明の一実施形態に従う第１送信コイルの等価回路図である。

【図4】本発明の一実施形態に従う電力供給装置と無線電力送信装置の等価回路図である。

【図5】本発明の一実施形態に従う無線電力受信装置の等価回路図である。

【図6】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を説明するための図である。

【図7】本発明の更に他の実施形態に従う無線電力受信装置の構成例を説明するための図である。

【図8】本発明の実施形態に従う無線電力受信装置が第１周波数帯域の電力を受信する場合、インダクタンス可変部の動作を説明するための図である。

【図9】本発明の実施形態に従う無線電力受信装置が第２周波数帯域の電力を受信する場合、インダクタンス可変部の動作を説明するための図である。

【図10】本発明の実施形態に従う無線電力受信装置が第１周波数帯域の電力を受信し、受信コイルがスパイラル構造を有する場合、インダクタンス可変部の動作を説明するための図である。

【図11】本発明の実施形態に従う無線電力受信装置が第２周波数帯域の電力を受信し、受信コイルがスパイラル構造を有する場合、インダクタンス可変部の動作を説明するための図である。

【図12】本発明の実施形態に従う無線電力受信装置が第１周波数帯域の電力を受信し、受信コイルがヘリカル構造を有する場合、インダクタンス可変部の動作を説明するための図である。

【図13】本発明の実施形態に従う無線電力受信装置が第２周波数帯域の電力を受信し、受信コイルがヘリカル構造を有する場合、インダクタンス可変部の動作を説明するための図である。

【図14】本発明の更に他の実施形態に従ってインダクタンス可変部にＭＥＭＳスイッチを使用した無線電力受信装置の構成例を説明するための図である。

【図15】本発明の一実施形態に従う無線電力受信装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。

【図16】本発明の更に他の実施形態に従う無線電力受信装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

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を説明するための図である。

【0016】

図１を参考すると、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。

【0017】

一実施形態において、給電装置１００は無線電力送信装置２００に含まれることができる。

【0018】

無線電力送信装置２００は、第１送信コイル２１０を含むことができる。

【0019】

無線電力受信装置３００は、受信コイル３１０及び整流部３３０を含むことができる。

【0020】

給電装置１００の両端は第１送信コイル２１０の両端と連結される。

【0021】

受信コイル３１０の両端は整流部３３０の両端と連結され、負荷４００は整流部３３０の両端に連結される。一実施形態において、負荷４００は無線電力受信装置３００に含まれることができる。

【0022】

給電装置１００で生成された電力は無線電力送信装置２００に伝達され、無線電力送信装置２００に伝達された電力は電磁気誘導により無線電力受信装置３００に伝達される。

【0023】

以下、より具体的に無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の電力転送過程を説明する。

【0024】

給電装置１００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２００に伝達する。

【0025】

第１送信コイル２１０と受信コイル３１０とは誘導結合されている。即ち、第１送信コイル２１０に給電装置１００から供給を受けた電力により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受信コイル３１０にも交流電流が誘導されて受信コイル３１０に交流電力が伝達できる。

【0026】

一実施形態において、第１送信コイル２１０から受信コイル３１０に転送される電力が有する周波数帯域は１１０乃至２０５ＫＨｚであるが、これは例示に過ぎない。

【0027】

その後、受信コイル３１０に伝達された電力は整流部３３０を通じて整流されて負荷４００に伝達できる。

【0028】

一実施形態において、第１送信コイル２１０及び受信コイル３１０はスパイラル構造、ヘリカル構造のうち、いずれか１つの構造を有することができる。

【0029】

無線電力転送で品質指数（Quality Factor）と結合係数（Coupling Coefficient）は重要な意味を有する。即ち、電力転送効率は品質指数及び結合係数が大きい値を有するほど向上できる。

【0030】

品質指数（Quality Factor）は無線電力送信装置２００または無線電力受信装置３００の付近に縮尺できるエネルギーの指標を意味することができる。

【0031】

品質指数（Quality Factor）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できる。品質指数は、数式でＱ＝ｗ＊Ｌ／Ｒのように表現できる。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量に該当する抵抗を意味する。

【0032】

品質指数（Quality Factor）は０から無限大の値を有することができ、品質指数が大きいほど無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の電力転送効率が向上できる。

【0033】

結合係数（Coupling Coefficient）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。

【0034】

結合係数（Coupling Coefficient）は送信側コイルと受信側コイルの相対的な位置や距離などによって変わることができる。

【0035】

図２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を説明するための図である。

【0036】

図２を参考すると、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。

【0037】

一実施形態において、給電装置１００は無線電力送信装置２００に含まれることができる。

【0038】

無線電力送信装置２００は、第１送信コイル２１０及び第２送信コイル２２０を含むことができる。

【0039】

第１送信コイル２１０の両端は給電装置１００の両端に連結できる。

【0040】

第２送信コイル２２０は、第１送信コイル２１０と一定の距離だけ離隔して配置できる。

【0041】

無線電力受信装置３００は、受信コイル３１０及び整流部３３０を含むことができる。

【0042】

受信コイル３１０の両端は整流部３３０の両端と連結され、負荷４００は整流部３３０の両端に連結される。一実施形態において、負荷４００は無線電力受信装置３００に含まれることもできる。

【0043】

給電装置１００で生成された電力は無線電力送信装置２００に伝達され、無線電力送信装置２００に伝達された電力は電磁気誘導または共振を通じて無線電力受信装置３００に伝達できる。

【0044】

以下、より具体的に無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の電力転送過程を説明する。

【0045】

給電装置１００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２００の第１送信コイル２１０に伝達する。第１送信コイル２１０に伝達された交流電力は電磁気誘導を通じて第２送信コイル２２０に伝達できる。即ち、第１送信コイル２１０と第２送信コイル２２０とは誘導結合されている。給電装置１００から供給を受けた交流電力により第１送信コイル２１０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第２送信コイル２２０にも交流電流が誘導されて第２送信コイル２２０に交流電力が伝達できる。

【0046】

第２送信コイル２２０は、第１送信コイル２１０から伝達を受けた交流電力を共振または電磁気誘導を用いて無線電力受信装置３００の受信コイル３１０に転送することができる。

【0047】

第２送信コイル２２０が共振を用いて受信コイル３１０に電力を転送する場合、第２送信コイル２２０と受信コイル３１０とは共振周波数帯域で動作するように共振結合されている。第２送信コイル２２０と受信コイル３１０との共振結合により、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の電力転送効率は格段に向上できる。

【0048】

第２送信コイル２２０が共振を用いて受信コイル３１０に電力を転送する場合と第２送信コイル２２０が電磁気誘導を用いて受信コイル３１０に電力を転送する場合、転送される電力が有する周波数帯域は互いに異なることができる。

【0049】

一実施形態において、第２送信コイル２２０が共振を用いて受信コイル３１０に電力を転送する場合、転送される電力が有する周波数帯域は６．７８ＭＨｚであるが、これは例示に過ぎない。

【0050】

一実施形態において、第２送信コイル２２０が電磁気誘導を用いて受信コイル３１０に電力を転送する場合、転送される電力が有する周波数帯域は１１０乃至２０５ＭＨｚであるが、これは例示に過ぎない。

【0051】

このように、第２送信コイル２２０が共振または電磁気誘導を用いて受信コイル３１０に電力を転送する時、電力転送に使われる周波数帯域が異なることによって無線電力受信装置３００側で使われる周波数帯域を一致させるように周波数帯域をマッチングする作業が必要である。これに対しては後述する図５以下の内容を参照して具体的に説明する。

【0052】

図３は、本発明の一実施形態に従う第１送信コイル２１０の等価回路図である。

【0053】

図３に示すように、第１送信コイル２１０はインダクタＬ１及びキャパシタＣ１で構成されることができ、これらにより適切なインダクタンス及びキャパシタンス値を有する回路を構成するようになる。

【0054】

第１送信コイル２１０は、インダクタＬ１の両端がキャパシタＣ１の両端に連結された等価回路で構成できる。即ち、第１送信コイル２１０はインダクタＬ１とキャパシタＣ１が並列に連結された等価回路で構成できる。

【0055】

キャパシタＣ１は可変キャパシタであって、キャパシタ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遂行できる。第２送信コイル２２０及び受信コイル３１０の等価回路図も図３の図示と同一でありうる。

【0056】

図４は、本発明の一実施形態に従う給電装置１００及び無線電力送信装置２００の等価回路図である。

【0057】

図４に示すように、第１送信コイル２１０及び第２送信コイル２２０は各々所定の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Ｌ１、Ｌ２とキャパシタＣ１、Ｃ２で構成できる。

【0058】

図５は、本発明の一実施形態に従う無線電力受信装置３００の等価回路図である。

【0059】

図５に示すように、受信コイル３１０は所定の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Ｌ３とキャパシタＣ３で構成できる。

【0060】

整流部３３０は、受信コイル３１０から伝達を受けた交流電力を、直流電力を整流して整流された直流電力を負荷４００に伝達することができる。

【0061】

具体的に、整流部３３０は整流器及び平滑回路を含むことができる。一実施形態において、整流器はシリコン整流器が使われることができ、図４に示すように、ダイオードＤ１に等価化できる。

【0062】

整流器は、受信誘導コイル３２０から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。

【0063】

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滑らかな直流電力を出力することができる。一実施形態において、平滑回路は図４に示すように、整流キャパシタＣ５が使用できるが、これに限定されるものではない。

【0064】

負荷４００は、直流電力を必要とする任意の充電池または装置でありうる。例えば、負荷４００はバッテリーを意味することができる。

【0065】

無線電力受信装置３００は、携帯電話、ノートブック、マウスなど、電力を必要とする電子機器に装着できる。これによって、受信コイル３１０は電子機器の形態に合う形状を有することができる。

【0066】

無線電力送信装置２００は、無線電力受信装置３００とインバンド（In band）またはアウトオブバンド（out of band）通信を用いて情報を交換することができる。

【0067】

インバンド（In band）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ことができる。無線電力受信装置３００はスイッチをさらに含むことができ、前記スイッチの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したり、受信しなかったりすることができる。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で消耗される電力量を検出して無線電力受信装置３００に含まれたスイッチのオンまたはオフ信号を認識することができる。

【0068】

具体的に、無線電力受信装置３００は抵抗とスイッチを用いて抵抗で吸収する電力量を変化させて無線電力送信装置２００で消耗される電力を変更させることができる。無線電力送信装置２００は、前記消耗される電力の変化を感知して無線電力受信装置３００の状態情報を獲得することができる。スイッチと抵抗は直列に連結できる。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の現在の充電量及び充電量の推移に対する情報を含むことができる。

【0069】

より具体的に説明すると、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で消耗される電力も減少する。

【0070】

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すと、無線電力送信装置２００は無線電力送信装置２００で消耗される電力を検出して無線電力受信装置３００とデジタル通信を遂行することができる。

【0071】

無線電力送信装置２００は前記のような動作によって無線電力受信装置３００の状態情報を受信し、それに適合した電力を送信することができる。

【0072】

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が転送することが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。

【0073】

次に、アウトオブバンド通信について説明する。

【0074】

アウトオブバンド通信は、無線電力転送で使われる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、アウトオブバンド通信モジュールを装着して電力転送に必要な情報を交換することができる。前記アウトオブバンド通信モジュールは給電装置に装着されることもできる。一実施形態において、アウトオブバンド通信モジュールはブルートゥース、ジグビー、無線ＬＡＮ、ＮＦＣ（Near Field Communication）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。

【0075】

次に、図６乃至図１４を参照して、無線電力転送で使われる周波数帯域によって受信側コイルのインダクタンスを可変させて周波数をマッチングさせる方法について説明する。

【0076】

図６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を説明するための図である。

【0077】

図６は参照すると、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。

【0078】

ここで、給電装置１００、無線電力送信装置２００、及び負荷４００は、図２乃至図５で説明したものと同一であるので、詳細な説明は省略する。

【0079】

無線電力受信装置３００は、受信コイル３１０、周波数検出部３５０、インダクタンス可変部３６０、周波数マッチング部３７０、及び整流部３３０を含むことができる。

【0080】

受信コイル３１０は、無線電力送信装置２００から無線で電力を受信することができる。

【0081】

受信コイル３１０が無線電力送信装置２００から無線で電力を受信する場合、受信コイル３１０は無線電力送信装置２００に備えられた第２送信コイル２２０と磁気的にカップリングされて第２送信コイル２２０から磁場を通じて無線で電力を受信することができる。

【0082】

無線電力送信装置２００が受信コイル３１０に無線で電力を転送する場合、無線電力送信装置２００から受信コイル３１０に転送される電力が有する周波数帯域は多様な周波数帯域が使用できる。一実施形態において、多様な周波数帯域の例示として３種類の周波数帯域を含むことができる。

【0083】

第１周波数帯域は１１０乃至２０５ＫＨｚであって、電磁気誘導を通じて無線で電力を転送する技術規格であるＷＰＣ（Wireless Power Consortium）で使われる周波数帯域でありうる。この場合、受信コイル３１０が有する外径は４０ｍｍであるが、これは例示に過ぎない。

【0084】

第２周波数帯域は６．７８ＭＨｚであって、共振を通じて無線で電力を転送する技術規格であるＡ４ＷＰ（Alliance for Wireless Power）で使われる周波数帯域でありうる。この場合、受信コイル３１０が有する外径は２０ｍｍであるが、これは例示に過ぎない。

【0085】

第３周波数帯域は２０６乃至３００ＫＨｚであって、電磁気誘導を通じて無線で電力を転送する技術規格であるＰＭＡ（Power Matters Alliance）で使われる周波数帯域でありうる。この場合、受信コイル３１０が有する外径は３５ｍｍであるが、これは例示に過ぎない。

【0086】

しかしながら、前記周波数帯域の数値は例示に過ぎない。

【0087】

受信コイル３１０はスパイラル（spiral）、ヘリカル（helical）形態を有することができるが、これに限定されるものではなく、多様な形態を有することができる。

【0088】

一実施形態において、無線電力受信装置３００が携帯電話のような移動端末機に装着される場合、受信コイル３１０はスパイラル構造を有することができる。

【0089】

受信コイル３１０を等価回路で具現すれば、適切なインダクタンスを有するインダクタを含む構成で表現できる。

【0090】

周波数検出部３５０は、受信コイル３１０が受信する電力が有する周波数帯域を検出することができる。一実施形態において、周波数検出部３５０はインバンド通信またはアウトオブバンド通信を通じて受信コイル３１０が受信する電力が有する周波数帯域を検出することができる。

【0091】

一実施形態において、無線電力受信装置３００が無線電力送信装置２００から第１周波数帯域の電力を受信する場合、インバンド通信を通じて無線電力送信装置２００と通信を遂行することができ、この場合、周波数検出部３５０は無線電力送信装置２００に連結信号（ping）を転送し、それに対する応答信号を通じて周波数帯域を検出することができる。ここで、第１周波数帯域は１１０乃至２０５ＫＨｚであって、電磁気誘導を通じて無線で電力を転送する技術規格であるＷＰＣ（Wireless Power Consortium）で使われる周波数帯域でありうる。

【0092】

連結信号は無線電力受信装置３００が無線電力送信装置２００から正常に第１周波数帯域の電力を受信していることを確認する信号でありうる。

【0093】

仮に、周波数検出部３５０が連結信号に対する応答信号を受信できない場合、周波数検出部３５０は無線電力送信装置２００が第２周波数帯域の電力を送信することと判断することによって、周波数帯域が第１周波数帯域なのか、第２周波数帯域なのかを検出することができる。ここで、第２周波数帯域は６．７８ＭＨｚであって、共振を通じて無線で電力を転送する技術規格であるＡ４ＷＰ（Alliance for Wireless Power）で使われる周波数帯域でありうる。

【0094】

一実施形態において、周波数検出部３５０は連結信号に対する応答信号を受信できない場合、無線電力送信装置２００とインバンド通信を中断し、アウトオブバンド通信を用いて無線電力送信装置２００が転送する電力の周波数を検出することができる。

【0095】

周波数検出部３５０がアウトオブバンド通信を通じて受信コイル３１０が受信する電力が有する周波数帯域を検出する場合、周波数検出部３５０はブルートゥース、ジグビー、無線ＬＡＮ、ＮＦＣのうちの１つの近距離通信モジュールを含むことができる。

【0096】

インバンド通信及びアウトオブバンド通信に対する説明は、図５で説明したものと同一であるので、これに対する詳細な説明は省略する。

【0097】

インダクタンス可変部３６０は周波数検出部３５０で検出された周波数帯域によって受信コイル３１０のインダクタンスを変更させることができる。具体的に、インダクタンス可変部３６０は受信コイル３１０が受信する電力が有する周波数帯域が低いほど受信コイル３１０のインダクタンスを増加させ、受信コイル３１０が受信する電力が有する周波数帯域が高いほど受信コイル３１０のインダクタンスを減少させることができる。これに対する具体的な説明は後述する。

【0098】

インダクタンス可変部３６０が検出された周波数帯域によって受信コイル３１０のインダクタンスを変更させた後、周波数マッチング部３７０は変更されたインダクタンスを用いて特定周波数にマッチングさせることができる。ここで、特定周波数は周波数検出部３５０で検出された周波数帯域を意味することができる。

【0099】

即ち、周波数マッチング部３７０は無線電力送信装置２００から転送される電力の周波数に一層正確なマッチングを可能にする。

【0100】

周波数マッチング部３７０は、無線電力受信装置３００が使用する周波数帯域を無線電力送信装置２００から転送される電力の周波数帯域にマッチングさせた後、マッチングされた状態の交流電力を整流部３００に出力することができる。

【0101】

整流部３３０は、周波数マッチング部３７０からマッチングが完了した状態の交流電力を受信し、受信した交流電力を直流電力に整流することができる。

【0102】

整流部３３０は、整流された直流電力を負荷４００に伝達して、負荷４００を充電させることができる。

【0103】

図７は本発明の更に他の実施形態に従う無線電力受信装置の構成例を説明するための図であり、図８は本発明の実施形態に従う無線電力受信装置が第１周波数帯域の電力を受信する場合、インダクタンス可変部の動作を説明するための図であり、図９は本発明の実施形態に従う無線電力受信装置が第２周波数帯域の電力を受信する場合、インダクタンス可変部の動作を説明するための図である。

【0104】

まず、図７を参照すると、本発明の更に他の実施形態に従う無線電力受信装置３００は、受信コイル３１０、周波数検出部３５０、インダクタンス可変部３６０、周波数マッチング部３７０、及び整流部３３０を含むことができる。

【0105】

インダクタンス可変部３６０は１つ以上のスイッチを含むことができ、各スイッチは受信コイル３１０の一端を周波数マッチング部３７０の一端と連結することができ、受信コイル３１０の他端を周波数マッチング部３３０の他端と連結することができる。図７で、インダクタンス可変部３６０は２つのスイッチを含むものと図示されているが、これに限定されるものではない。

【0106】

一実施形態において、インダクタンス可変部３６０に含まれたスイッチはＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スイッチが使用できる。ＭＥＭＳは微細電磁気系システムであって、半導体工程技術を基盤に成立されるマイクロン（ｕｍ）やｍｍサイズの超小型精密機械製作技術をいう。インダクタンス可変部３６０に含まれたＭＥＭＳスイッチはサイズが非常に小さいため、小型化が求められている無線電力受信装置３００への活用に適している。

【0107】

以下、インダクタンス可変部３６０は第１スイッチ３６１及び第２スイッチ３６３の２つのスイッチを含むことを仮定して説明する。

【0108】

インダクタンス可変部３６０は、周波数検出部３５０で検出された受信コイル３１０が受信した電力が有する周波数帯域によってインダクタンスを変更させることができる。即ち、インダクタンス可変部３６０は検出された周波数帯域によって第１スイッチ３６１及び第２スイッチ３６３を動作させて受信コイル３１０のインダクタンスを変更させることができる。

【0109】

受信コイル３１０が受信する電力の周波数帯域によって受信コイル３１０のインダクタンスを変更させる理由は、周波数のマッチングを通じて多様な周波数帯域を有する電力の転送が安定的に遂行されるためであり、これは電磁気波の転送時に使われる周波数とインダクタンスとの間の関係式で確認できる。即ち、周波数（ｆ）と受信コイル３１０のインダクタンス（Ｌ）との間の関係式は、次の＜数式１＞のように表現できる。

【0110】

【数1】

【0111】

周波数（ｆ）が高まるほど相対的にインダクタンス（Ｌ）が小さくならなければならず、周波数（ｆ）が低くなるほど相対的にインダクタンス（Ｌ）が大きくならなければならない。より具体的には、周波数（ｆ）が高まるほど波長（ｈ）が短くなって（ｆ＝ｃ／ｈ）、相対的に小さなインダクタンスが必要であり、周波数（ｆ）が低くなるほど波長（ｈ）が長くなって、相対的に大きいインダクタンスが必要である。

【0112】

インダクタンス可変部３６０が検出された周波数帯域によって受信コイル３１０のインダクタンスを変更させた後、周波数マッチング部３７０は変更されたインダクタンスを用いて特定周波数にマッチングさせることができる。ここで、特定周波数は周波数検出部３５０で検出された周波数帯域を意味することができる。

【0113】

即ち、周波数マッチング部３７０は無線電力送信装置２００から転送される電力の周波数に一層正確なマッチングを可能にする。

【0114】

一実施形態において、周波数マッチング部３７０は受信コイル３１０と連結された１つ以上のキャパシタを含むことができる。キャパシタは固定または可変キャパシタであり、周波数マッチング部３７０に可変キャパシタが使われる場合、無線電力受信装置３００の制御部（図示せず）はインダクタンス可変部３６０で変更されたインダクタンスによって各周波数帯域にマッチングされるように前記キャパシタのキャパシタンスを調節することができる。即ち、キャパシタのキャパシタンスは変更された受信コイル３１０のインダクタンスによって転送される周波数帯域にマッチングされるように調節されなければならない。

【0115】

前記キャパシタのキャパシタンスが調節されることによって、周波数マッチング部３７０は無線電力送信装置２００から転送される電力の周波数帯域に無線電力受信装置３００の周波数帯域を正確にマッチングさせることができる。

【0116】

本発明の実施形態に従う無線電力受信装置３００は、特に、第１周波数帯域の電力を受信する場合と第２周波数帯域の電力を受信する場合によって、インダクタンス可変部３６０の動作を通じて受信コイル３１０のインダクタンスを変更させることができる。これによって、無線電力受信装置３００は無線電力送信装置２００が第１周波数帯域の電力を送信する場合と第２周波数帯域の電力を送信する場合を全てカバーできるので、ユーザの便宜性が増大する。これに対しては図８及び図９を参照してより詳細に説明する。

【0117】

図８は無線電力受信装置３００が無線電力送信装置２００から第１周波数帯域の電力を無線で受信する場合、受信コイル３１０のインダクタンスを変更させる過程を説明するための図であり、図９は無線電力受信装置３００が無線電力送信装置２００から第２周波数帯域の電力を無線で受信する場合、受信コイル３１０のインダクタンスを変更させる過程を説明するための図である。

【0118】

まず、図８を参照すると、周波数検出部３５０で検出された周波数帯域が第１周波数帯域（１１０乃至２０５ＫＨｚ）の場合、インダクタンス可変部３６０は第１スイッチ３６１を受信コイル３１０の第１端子Ａに連結させ、第２スイッチ３６３を受信コイル３１０の第３端子Ｃに連結させる。即ち、第１周波数帯域は第２周波数帯域（６．７８ＭＨｚ）より低いので、インダクタンス可変部３６０は受信コイル３１０のインダクタンスを増加させるために受信コイル３１０の長さが長くなるように第１スイッチ３６１及び第２スイッチ３６３の動作を図８のように制御することができる。ここで、変更された受信コイル３１０のインダクタンスはＬ３として表示できる。一実施形態において、インダクタンス（Ｌ３）は１０〜１５ｕＨ範囲を有することができる。

【0119】

また、受信コイル３１０のインダクタンスがＬ３に変更されることによって、無線電力受信装置３００の周波数帯域が第１周波数帯域にマッチングされるように、周波数マッチング部３７０のキャパシタＣ６のキャパシタンスが調節できる。一実施形態において、キャパシタＣ６のキャパシタンス値は１．８ｎＦであるが、これは例示に過ぎない。また、キャパシタＣ６の一端には受信コイル３１０と直列連結可能であり、周波数マッチングのための別途のキャパシタが備えられる。別途のキャパシタのキャパシタンスは１８３ｎＦであるが、これは例示に過ぎない。

【0120】

これを通じて、無線電力受信装置３００の周波数帯域は無線電力送信装置２００から転送された電力の第１周波数帯域にマッチングできる。

【0121】

次に、図９を参照すると、周波数検出部３５０で検出された周波数帯域が第２周波数帯域（６．７８ＭＨｚ）の場合、インダクタンス可変部３６０は第１スイッチ３６１を受信コイル３１０の第２端子Ｂに連結させ、第２スイッチ３６３を受信コイル３１０の第３端子Ｃに連結させる。即ち、第２周波数帯域は第１周波数帯域より高いので、インダクタンス可変部３６０は受信コイル３１０のインダクタンスを減少させるために受信コイル３１０の長さが短くなるように第１スイッチ３６１及び第２スイッチ３６３の動作を図９のように制御することができる。ここで、変更された受信コイル３１０のインダクタンスはＬ４として表示する。一実施形態において、インダクタンス（Ｌ４）は１．５〜２ｕＨ範囲を有することができる。

【0122】

また、受信コイル３１０のインダクタンスがＬ４に変更されることによって、無線電力受信装置３００の周波数帯域が第２周波数帯域にマッチングされるように周波数マッチング部３７０のキャパシタＣ７のキャパシタンスが調節できる。一実施形態において、キャパシタＣ７のキャパシタンス値は４７０ｐＦであるが、これは例示に過ぎない。また、キャパシタＣ７の一端には受信コイル３１０と直列連結可能であり、周波数マッチングのための別途のキャパシタが備えられる。別途のキャパシタのキャパシタンスは３６０ｐＦであるが、これは例示に過ぎない。

【0123】

これを通じて、無線電力受信装置３００の周波数帯域は無線電力送信装置２００から転送された電力の第２周波数帯域にマッチングできる。

【0124】

一実施形態において、周波数検出部３５０で検出された周波数帯域が第３周波数帯域（２０５乃至３００ＫＨｚ）の場合、インダクタンス可変部３６０は第１スイッチ３６１を受信コイル３１０の第１端子Ａに連結させ、第２スイッチ３６３を受信コイル３１０の第２端子Ｂに連結させることができる。即ち、第３周波数帯域は第１周波数帯域よりは高く、第２周波数帯域よりは低いので、インダクタンス可変部３６０は受信コイル３１０のインダクタンスがＬ３とＬ４との間の値を有するように第１スイッチ３６１及び第２スイッチ３６３の動作を制御することができる。この場合、インダクタンス（Ｌ４）は４〜５ｕＨ範囲を有することができる。

【0125】

また、受信コイル３１０のインダクタンスがＬ３とＬ４との間の値を有するように変更されることによって、無線電力受信装置３００の周波数帯域が第３周波数帯域にマッチングされるように周波数マッチング部３７０のキャパシタのキャパシタンスが調節できる。この場合、キャパシタのキャパシタンス値は５ｎＦであるが、これは例示に過ぎない。また、キャパシタの一端には受信コイル３１０と直列連結可能であり、周波数マッチングのための別途のキャパシタが備えられる。別途のキャパシタのキャパシタンスは１２０ｎＦであるが、これは例示に過ぎない。図７乃至図９で説明したように、本発明の実施形態に従う無線電力受信装置３００は無線電力送信装置２００から転送される電力の周波数帯域によって受信コイル３１０のインダクタンスを変更させることができる。

【0126】

これによって、無線電力受信装置３００は無線電力送信装置２００が電力転送時に使用する周波数帯域が多様であってもこれを全てカバーできるので、ユーザが無線電力受信装置３００を備えた端末機を充電する場合、無線電力送信装置２００が使用する周波数帯域に関わらず、便利に端末機を充電することができる。

【0127】

一実施形態において、端末機はモバイルフォン、ＭＰ３、スマート機器のうちのいずれか１つであるが、これに限定されるものではなく、無線で充電可能な全ての電子機器に適用できる。

【0128】

次に、図１０乃至図１３を参照して、受信コイルの形態によって本発明の実施形態を適用させた例を説明する。

【0129】

まず、図１０及び図１１を参照して、受信コイル３１０がスパイラル構造を有する場合、受信コイル３１０のインダクタンスを変更させる例を説明する。

【0130】

図１０は本発明の実施形態に従う無線電力受信装置が第１周波数帯域の電力を受信し、受信コイルがスパイラル構造を有する場合、インダクタンス可変部の動作を説明するための図であり、図１１は本発明の実施形態に従う無線電力受信装置が第２周波数帯域の電力を受信し、受信コイルがスパイラル構造を有する場合、インダクタンス可変部の動作を説明するための図である。

【0131】

図１０及び図１１を参照すると、無線電力受信装置３００は図６の説明と同様に、受信コイル３１０、周波数検出部３５０、インダクタンス可変部３６０、周波数マッチング部３７０、及び整流部３３０を含むことができる。

【0132】

まず、図１０を参照すると、受信コイル３１０は１つの導線が平面螺旋形態を有するスパイラル構造で形成されている。

【0133】

スパイラル構造を有する受信コイル３１０の厚さ（Ｔ１）は１００ｕｍであり、線間幅（Ｗ１）は６００ｕｍであり、線間間隔（Ｓ１）は１００ｕｍである。しかしながら、この数値は例示に過ぎない。

【0134】

図１０の場合、周波数検出部３５０で検出された周波数帯域が第１周波数帯域（１１０乃至２０５ＫＨｚ）の場合、インダクタンス可変部３６０は第１スイッチ３６１を受信コイル３１０の第１端子Ａに連結させ、第２スイッチ３６３を受信コイル３１０の第３端子Ｃに連結させる。即ち、第１周波数帯域は第２周波数帯域より低いので、インダクタンス可変部３６０は受信コイル３１０のインダクタンスを増加させるために受信コイル３１０の長さが長くなるように第１スイッチ３６１及び第２スイッチ３６３の動作を図１０のように制御することができる。ここで、変更された受信コイル３１０のインダクタンスはＬ３として表示されることができ、第１スイッチ３６１及び第２スイッチ３６３はＭＥＭＳスイッチであって、外部から提供された電源により動作できる。

【0135】

また、受信コイル３１０のインダクタンスがＬ３に変更されることによって、無線電力受信装置３００の周波数帯域が第１周波数帯域にマッチングされるように周波数マッチング部３７０のキャパシタのキャパシタンスが調節できる。

【0136】

これを通じて、無線電力受信装置３００の周波数帯域は無線電力送信装置２００から転送された電力の第１周波数帯域にマッチングできる。

【0137】

図１１の場合、周波数検出部３５０で検出された周波数帯域が第２周波数帯域（６．７８ＭＨｚ）の場合、インダクタンス可変部３６０は第１スイッチ３６１を受信コイル３１０の第２端子Ｂに連結させ、第２スイッチ３６３を受信コイル３１０の第３端子Ｃに連結させる。即ち、第２周波数帯域は電磁気誘導を通じて転送された電力の周波数帯域より高いので、インダクタンス可変部３６０は受信コイル３１０のインダクタンスを減少させるために受信コイル３１０の長さが短くなるように第１スイッチ３６１及び第２スイッチ３６３の動作を図１１のように制御することができる。ここで、変更された受信コイル３１０のインダクタンスはＬ４に変更できる。Ｌ４はＬ３より小さい値である。

【0138】

即ち、図１１に示すように、受信コイル３１０の長さはインダクタンス可変部３６０のスイッチング動作により第２端子Ｂから始まって第３端子Ｃに連結されることによって短くなり、受信コイル３１０の第１端子Ａから第２端子Ｂまでの長さだけ受信コイル３１０の長さが短くなって、受信コイル３１０のインダクタンスが減少できる。

【0139】

また、受信コイル３１０のインダクタンスがＬ４に変更されることによって、無線電力受信装置３００の周波数帯域が第２周波数帯域にマッチングされるように周波数マッチング部３７０のキャパシタのキャパシタンスが調節できる。

【0140】

これを通じて、無線電力受信装置３００の周波数帯域は無線電力送信装置２００から転送された電力の第２周波数帯域にマッチングできる。

【0141】

一実施形態において、スイッチが連結されない受信コイル３１０の第１端子Ａは開放された状態で置かれることもできるが、図１１に示すように、第３スイッチ３６５を通じて接地されることもできる。この場合、インダクタンス可変部３６０は第３スイッチ３６５をさらに含むことができる。受信コイル３１０の第１端子Ａを接地させる理由は、第２端子Ｂから第３端子Ｃにループが形成された受信コイル３１０と第１端子Ａから第２端子Ｂにループが形成された受信コイル３１０を電気的に分離させて周波数干渉を防止するためである。

【0142】

即ち、受信コイル３１０の第１端子Ａを接地させて第２端子Ｂから第３端子Ｃにループが形成された受信コイル３１０が無線電力送信装置２００から電力を受信する過程で発生する周波数干渉が防止できる。

【0143】

一実施形態において、周波数検出部３５０で検出された周波数帯域が第３周波数帯域（２０５乃至３００ＫＨｚ）の場合、インダクタンス可変部３６０は第１スイッチ３６１を受信コイル３１０の第１端子Ａに連結させ、第２スイッチ３６３を受信コイル３１０の第２端子Ｂに連結させることができる。即ち、第３周波数帯域は第１周波数帯域よりは高く、第３周波数帯域よりは低いので、インダクタンス可変部３６０は受信コイル３１０のインダクタンスがＬ３とＬ４との間の値を有するように第１スイッチ３６１及び第２スイッチ３６３の動作を制御することができる。また、受信コイル３１０のインダクタンスがＬ３とＬ４との間の値を有するように変更されることによって、無線電力受信装置３００の周波数帯域が第３周波数帯域にマッチングされるように周波数マッチング部３７０のキャパシタのキャパシタンスが調節できる。

【0144】

次に、図１２及び図１３を参照して、受信コイル３１０がヘリカル構造を有する場合、受信コイル３１０のインダクタンスを変更させる例を説明する。

【0145】

図１２及び図１３を参照すると、無線電力受信装置３００は図６の説明と同様に、受信コイル３１０、周波数検出部３５０、インダクタンス可変部３６０、周波数マッチング部３７０、及び整流部３３０を含むことができる。

【0146】

受信コイル３１０は１つの導線が立体螺旋形態を有するヘリカル構造で形成されている。ヘリカル構造を有する受信コイル３１０の厚さ（Ｔ２）は１００ｕｍであり、線間幅（Ｗ２）は６００ｕｍであり、線間間隔（Ｓ２）は１００ｕｍである。しかしながら、この数値は例示に過ぎない。

【0147】

図１２の場合、周波数検出部３５０で検出された周波数帯域が第１周波数帯域（１１０乃至２０５ＫＨｚ）の場合、インダクタンス可変部３６０は第１スイッチ３６１を受信コイル３１０の第１端子Ａに連結させ、第２スイッチ３６３を受信コイル３１０の第３端子Ｃに連結させる。即ち、第１周波数帯域は第２周波数帯域より低いので、インダクタンス可変部３６０は受信コイル３１０のインダクタンスを増加させるために受信コイル３１０の長さが長くなるように第１スイッチ３６１及び第２スイッチ３６３の動作を図１２のように制御することができる。ここで、受信コイル３１０のインダクタンスはＬ３に変更できる。

【0148】

また、受信コイル３１０のインダクタンスがＬ３に変更されることによって、無線電力受信装置３００の周波数帯域が第１周波数帯域にマッチングされるように周波数マッチング部３７０のキャパシタのキャパシタンスが調節できる。

【0149】

これを通じて、無線電力受信装置３００の周波数帯域は無線電力送信装置２００から転送された電力の第１周波数帯域にマッチングできる。

【0150】

図１３の場合、周波数検出部３５０で検出された周波数帯域が第２周波数帯域（６．７８ＭＨｚ）の場合、インダクタンス可変部３６０は第１スイッチ３６１を受信コイル３１０の第２端子Ｂに連結させ、第２スイッチ３６３を受信コイル３１０の第３端子Ｃに連結させる。即ち、第２周波数帯域は第１周波数帯域より高いので、インダクタンス可変部３６０は受信コイル３１０のインダクタンスを減少させるために受信コイル３１０の長さが短くなるように第１スイッチ３６１及び第２スイッチ３６３の動作を図１３のように制御することができる。ここで、変更された受信コイル３１０のインダクタンスはＬ４に変更できる。Ｌ４はＬ３より小さい値である。

【0151】

また、受信コイル３１０のインダクタンスがＬ４に変更されることによって、無線電力受信装置３００の周波数帯域が第２周波数帯域にマッチングされるように周波数マッチング部３７０のキャパシタのキャパシタンスが調節できる。

【0152】

これを通じて、無線電力受信装置３００の周波数帯域は無線電力送信装置２００から転送された電力の第２周波数帯域にマッチングできる。

【0153】

一実施形態において、スイッチが連結されない受信コイル３１０の第１端子Ａは開放された状態で置かれることもできるが、図１３に示すように、第３スイッチ３６５を通じて接地されることもできる。この場合、インダクタンス可変部３６０は第３スイッチ３６５をさらに含むことができる。受信コイル３１０の第１端子Ａを接地させる理由は、第２端子Ｂから第３端子Ｃにループが形成された受信コイル３１０と第１端子Ａから第２端子Ｂにループが形成された受信コイル３１０を電気的に分離させて周波数干渉を防止するためである。

【0154】

即ち、受信コイル３１０の第１端子Ａを接地させて第２端子Ｂから第３端子Ｃにループが形成された受信コイル３１０が無線電力送信装置２００から電力を受信する過程で発生する周波数干渉が防止できる。

【0155】

一実施形態において、周波数検出部３５０で検出された周波数帯域が第３周波数帯域（２０５乃至３００ＫＨｚ）の場合、インダクタンス可変部３６０は第１スイッチ３６１を受信コイル３１０の第１端子Ａに連結させ、第２スイッチ３６３を受信コイル３１０の第２端子Ｂに連結させることができる。即ち、第３周波数帯域は第１周波数帯域よりは高く、第３周波数帯域よりは低いので、インダクタンス可変部３６０は受信コイル３１０のインダクタンスがＬ３とＬ４との間の値を有するように第１スイッチ３６１及び第２スイッチ３６３の動作を制御することができる。また、受信コイル３１０のインダクタンスがＬ３とＬ４との間の値を有するように変更されることによって、無線電力受信装置３００の周波数帯域が第３周波数帯域にマッチングされるように周波数マッチング部３７０のキャパシタのキャパシタンスが調節できる。

【0156】

図１４は、本発明の更に他の実施形態に従ってインダクタンス可変部にＭＥＭＳスイッチを使用した無線電力受信装置の構成例を説明するための図である。

【0157】

図１４を参照すると、本発明の更に他の実施形態に従う無線電力受信装置３００は、受信コイル３１０、周波数検出部３５０、インダクタンス可変部３６０、周波数マッチング部３７０、及び整流部３３０を含むことができる。

【0158】

インダクタンス可変部３６０は、１つ以上のＭＥＭＳスイッチを含むことができる。ＭＥＭＳスイッチは低い挿入損失と高い隔離度（isolation）特性を有し、費用が低廉で、サイズが非常に小さいため、小型化が求められている無線電力受信装置３００への適用に適している。

【0159】

図１４で、インダクタンス可変部３６０はＳＰＳＴ（Single Pole Single Throw）タイプを有する３個のＭＥＭＳスイッチを使用した場合を仮定して説明するが、これに限定されるものではなく、多様なタイプ及び個数が使用できる。

【0160】

インダクタンス可変部３６０は３個のＭＥＭＳスイッチ、即ち第１ＭＥＭＳスイッチ３６６、第２ＭＥＭＳスイッチ３６７、及び第３ＭＥＭＳスイッチ３６８を含むことができる。

【0161】

各ＭＥＭＳスイッチは、給電部Ｋ、ゲート端子Ｇ、ソース端子Ｓ、及びドレイン端子Ｄを含むことができる。

【0162】

給電部Ｋはゲート端子Ｇと連結されることができ、ソース端子Ｓは受信コイル３１０の一端子と連結されることができ、各ドレイン端子Ｄは周波数マッチング部３７０と連結できる。

【0163】

ＭＥＭＳスイッチは給電部Ｋにより動作するスイッチであって、ＭＥＭＳスイッチのゲート端子Ｇとソース端子Ｓとの間に印加される電圧によってターンオンまたはターンオフできる。即ち、ＭＥＭＳスイッチをターンオンさせようとすれば、ゲート端子Ｇとソース端子Ｓとの間に５Ｖを印加すればよく、ターンオフさせようとすれば、ゲート端子Ｇとソース端子Ｓとの間に０Ｖを印加すればよい。ここで、５Ｖ及び０Ｖは例示に過ぎない。

【0164】

具体的に、周波数検出部３５０で検出された周波数帯域が第１周波数帯域（１１０乃至２０５ＫＨｚ）の場合、インダクタンス可変部３６０は給電部Ｋを通じて第１ＭＥＭＳスイッチ３６６をターンオンさせ、第３ＭＥＭＳスイッチ３６８をターンオンさせ、第２ＭＥＭＳスイッチ３６７をターンオフさせることができる。即ち、第１周波数帯域は第２周波数帯域（６．７８ＭＨｚ）より低いので、インダクタンス可変部３６０は受信コイル３１０のインダクタンスを増加させるために受信コイル３１０の長さが長くなるように各ＭＥＭＳスイッチの動作を制御することができる。ここで、変更された受信コイル３１０のインダクタンスはＬ３として表示できる。

【0165】

また、受信コイル３１０のインダクタンスがＬ３に変更されることによって、無線電力受信装置３００の周波数帯域が第１周波数帯域にマッチングされるように、周波数マッチング部３７０のキャパシタのキャパシタンスが調節できる。

【0166】

仮に、周波数検出部３５０で検出された周波数帯域が第２周波数帯域（６．７８ＭＨｚ）の場合、インダクタンス可変部３６０は給電部Ｋを通じて第１ＭＥＭＳスイッチ３６６をターンオフさせ、第２ＭＥＭＳスイッチ３６７及び第３ＭＥＭＳスイッチ３６８をターンオフさせることができる。即ち、第２周波数帯域は第１周波数帯域（６．７８ＭＨｚ）より大きいので、インダクタンス可変部３６０は受信コイル３１０のインダクタンスを減少させるために受信コイル３１０の長さが短くなるように各ＭＥＭＳスイッチの動作を制御することができる。ここで、変更された受信コイル３１０のインダクタンスはＬ４として表示できる。

【0167】

また、受信コイル３１０のインダクタンスがＬ４に変更されることによって、無線電力受信装置３００の周波数帯域が第２周波数帯域にマッチングされるように周波数マッチング部３７０のキャパシタのキャパシタンスが調節できる。

【0168】

仮に、周波数検出部３５０で検出された周波数帯域が第３周波数帯域（２０５乃至３００ＫＨｚ）の場合、インダクタンス可変部３６０は給電部Ｋを通じて第１ＭＥＭＳスイッチ３６６及び第２ＭＥＭＳスイッチ３６７をターンオンさせ、第３ＭＥＭＳスイッチ３６８をターンオフさせることができる。即ち、第３周波数帯域は第１周波数帯域よりは高く、第２周波数帯域よりは低いので、インダクタンス可変部３６０は受信コイル３１０のインダクタンスがＬ３とＬ４との間の値を有するように各ＭＥＭＳスイッチの動作を制御することができる。

【0169】

また、受信コイル３１０のインダクタンスがＬ３とＬ４との間の値を有するように変更されることによって、無線電力受信装置３００の周波数帯域が第３周波数帯域にマッチングされるように周波数マッチング部３７０のキャパシタのキャパシタンスが調節できる。

【0170】

次に、図１５を参照して、本発明の一実施形態に従う無線電力受信装置の制御方法について説明する。

【0171】

以下、本発明の一実施形態に従う無線電力受信装置の制御方法を図６乃至図１４の内容に結び付けて説明する。

【0172】

図１５は、本発明の一実施形態に従う無線電力受信装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。

【0173】

まず、無線電力受信装置３００の受信コイル３１０は無線電力送信装置２００から無線で電力を受信する（Ｓ１０１）。一実施形態において、無線電力受信装置３００が受信する電力の周波数帯域は２つの帯域に区分できる。第１周波数帯域は１１０乃至２０５ＫＨｚであり、第２周波数帯域は６．７８ＭＨｚでありうる。

【0174】

無線電力受信装置３００の周波数検出部３５０は無線電力送信装置２００から転送された電力の周波数帯域を検出する（Ｓ１０３）。一実施形態において、周波数検出部３５０はインバンド通信またはアウトオブバンド通信を通じて無線電力送信装置２００から転送された電力の周波数帯域を検出することができる。

【0175】

無線電力受信装置３００の周波数検出部３５０は検出された周波数帯域が第１周波数帯域なのかを確認する（Ｓ１０５）。即ち、周波数検出部３５０は検出された周波数帯域が第１周波数帯域なのか、第２周波数帯域なのかを確認することができる。

【0176】

仮に、検出された周波数帯域が第１周波数帯域の場合、無線電力受信装置３００のインダクタンス可変部３６０はスイッチング動作を通じて適切なインダクタンスを有するように受信コイル３１０のインダクタンスを増加させる（Ｓ１０７）。電磁気誘導を基盤に使われる周波数帯域は第２周波数帯域より低いので、インダクタンス可変部３６０はスイッチング動作を通じて受信コイル３１０の長さを増やしてインダクタンスを増加させることができる。これに対しては図８、図１０、図１２で説明したので、詳細な説明は省略する。

【0177】

無線電力受信装置３００の周波数マッチング部３７０は、キャパシタを通じて増加した受信コイル３１０のインダクタンスを組み合わせて無線電力受信装置３００の周波数を第１周波数帯域にマッチングさせ、第１周波数帯域にマッチングされた状態の交流電力を整流部３３０に伝達する（Ｓ１０９）。

【0178】

無線電力受信装置３００の整流部３３０はマッチングされた状態の交流電力を直流電力に整流して負荷４００に伝達する（Ｓ１１１）。

【0179】

一方、検出された周波数帯域が第１周波数帯域と確認されていない場合、周波数検出部３５０は検出された周波数帯域を第２周波数帯域と判断する（Ｓ１１３）。

【0180】

無線電力受信装置３００のインダクタンス可変部３６０は、スイッチング動作を通じて適切なインダクタンスを有するように受信コイル３１０のインダクタンスを減少させる（Ｓ１１５）。第２周波数帯域は第１周波数帯域より高いので、インダクタンス可変部３６０はスイッチング動作を通じて受信コイル３１０の長さを縮めてインダクタンスを減少させることができる。これに対しては図９、図１１、図１３で説明したので、詳細な説明は省略する。

【0181】

無線電力受信装置３００の周波数マッチング部３７０は、キャパシタを通じて減少した受信コイル３１０のインダクタンスを組み合わせて無線電力受信装置３００の周波数を第２周波数帯域にマッチングさせ、第２周波数帯域にマッチングされた状態の交流電力を整流部３３０に伝達する（Ｓ１１７）。

【0182】

無線電力受信装置３００の整流部３３０はマッチングされた状態の交流電力を直流電力に整流して負荷４００に伝達する（Ｓ１１９）。

【0183】

図１６は、本発明の更に他の実施形態に従う無線電力受信装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。

【0184】

以下、本発明の更に他の実施形態に従う無線電力受信装置の制御方法を図６乃至図１４の内容に結び付けて説明する。

【0185】

まず、無線電力受信装置３００は第１周波数帯域で動作する（Ｓ２０１）。即ち、受信コイル３１０のインダクタンスは無線電力送信装置２００から転送された電力の周波数帯域が第１周波数帯域の場合を仮定して設定された値でありうる。この場合、周波数マッチング部３７０のキャパシタのキャパシタンスも設定されたインダクタンスによって無線電力受信装置３００の周波数帯域が第１周波数帯域にマッチングされるように設定されなければならない。

【0186】

一実施形態において、第１周波数帯域は１１０乃至２０５ＫＨｚであるが、これは例示に過ぎない。

【0187】

無線電力受信装置３００の受信コイル３１０は無線電力送信装置２００から第１周波数帯域の電力を受信する（Ｓ２０３）。一実施形態において、受信コイル３１０は無線電力送信装置２００の第２送信コイル２２０から電磁気誘導を通じて無線で第１周波数帯域の電力を受信することができる。

【0188】

無線電力受信装置３００の周波数検出部３５０は、インバンド通信を用いて無線電力送信装置２００に電力信号を転送する（Ｓ２０５）。インバンド通信は無線電力転送に使われる周波数帯域を用いてスイッチ及び抵抗を通じて情報を転送する通信方式であって、詳細な説明は図５で説明した内容と同様である。周波数検出部３５０は、周期的にインバンド通信を通じて電力信号を無線電力送信装置２００に転送することができる。一実施形態において、電力信号は無線電力受信装置３００が無線電力送信装置２００に電力を正常に受信していることを知らせる信号、無線電力受信装置３００が無線電力送信装置２００に電力転送を増加または減少させるように要求する信号のうちのいずれか１つでありうる。

【0189】

無線電力受信装置３００の周波数検出部３５０は、無線電力送信装置２００に周期的に電力信号を転送しながら、無線電力受信装置３００が正常に電力を受信しない状態なのか、即ち電力受信状態に異常があるかを確認する（Ｓ２０７）。

【0190】

一実施形態において、周波数検出部３５０は無線電力送信装置２００に３回の電力信号を転送する過程で無線電力受信装置３００が正常な電力を受信できないことと確認されれば、電力受信状態に異常があると判断することができ、そうでない場合には電力受信状態に異常がないことと判断することができる。ここで、３回は例示に過ぎない。

【0191】

また、電力受信状態に異常が発生した場合は、無線電力送信装置２００から転送された電力の周波数帯域が第１周波数帯域でない場合でありうる。

【0192】

仮に、電力受信状態に異常があると確認されれば、無線電力受信装置３００の周波数検出部３５０はアウトオブバンド通信モジュールの動作を活性化させる（Ｓ２０９）。一実施形態において、周波数検出部３５０にはアウトオブバンド通信モジュールが備えられる。一実施形態において、アウトオブバンド通信モジュールはブルートゥース、ジグビー、無線ＬＡＮ、ＮＦＣ（Near Field Communication）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。

【0193】

一方、電力受信状態に異常がないと確認されれば、ステップＳ２０１に戻る。

【0194】

無線電力受信装置３００の周波数検出部３５０はアウトオブバンド通信モジュールを通じて無線電力送信装置２００から転送された電力の周波数帯域が第２周波数帯域なのかを確認する（Ｓ２１１）。即ち、無線電力受信装置３００は無線電力送信装置２００とアウトオブバンド通信を用いて無線電力送信装置２００から転送された電力の周波数帯域が第２周波数帯域なのか確認することができる。一実施形態において、第２周波数帯域は６．７８ＭＨｚであるが、これは例示に過ぎない。

【0195】

仮に、無線電力送信装置２００から転送された電力の周波数帯域が第２周波数帯域であると確認された場合、無線電力受信装置３００のインダクタンス可変部３６０は無線電力受信装置３００の周波数帯域を第２周波数帯域にマッチングするために受信コイル３１０のインダクタンスが減少するように受信コイル３１０のインダクタンスを変更させる（Ｓ２１３）。これに対しては図９、図１１、図１３に説明された内容と同様であるので、詳細な説明は省略する。

【0196】

無線電力受信装置３００の周波数マッチング部３７０は、キャパシタを通じて受信コイル３１０のインダクタンスが変更されることによって無線電力受信装置３００の周波数帯域がより正確に第２周波数帯域にマッチングされるようにする（Ｓ２１５）。

【0197】

無線電力受信装置３００の整流部３３０は、第２周波数帯域にマッチングされた状態の交流電力を直流電力に整流して負荷４００に伝達する（Ｓ２１７）。

【0198】

一方、無線電力送信装置２００から転送された電力の周波数帯域が第２周波数帯域でないことと確認された場合、周波数検出部３５０は無線電力送信装置２００から転送された電力の周波数帯域が第３周波数帯域であると判断する（Ｓ２１９）。一実施形態において、第３周波数帯域は２０６乃至３００ＫＨｚであるが、これは例示に過ぎない。

【0199】

無線電力受信装置３００のインダクタンス可変部３６０は無線電力受信装置３００の周波数帯域を第３周波数帯域にマッチングするために受信コイル３１０のインダクタンスが減少するように受信コイル３１０のインダクタンスを変更させる（Ｓ２２１）。この場合、変更された受信コイル３１０のインダクタンスはステップＳ２０１のインダクタンスより小さいが、ステップＳ２１３のインダクタンスよりは大きい。これに対しては図９、図１１、図１３に説明された内容と同様であるので、詳細な説明は省略する。

【0200】

無線電力受信装置３００の周波数マッチング部３７０は、キャパシタを通じて受信コイル３１０のインダクタンスが変更されることによって無線電力受信装置３００の周波数帯域がより正確に第３周波数帯域にマッチングされるようにする（Ｓ２２３）。

【0201】

無線電力受信装置３００の整流部３３０は第３周波数帯域にマッチングされた状態の交流電力を直流電力に整流して負荷４００に伝達する（Ｓ２２５）。

【0202】

前述した本発明に従う無線電力受信装置の電力伝達方法は、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されてコンピュータにより読取できる記録媒体に格納されることができ、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、フロッピー（登録商標）ディスク、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ての転送）の形態に具現されることも含む。

【0203】

コンピュータにより読取できる記録媒体は、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、分散方式でコンピュータにより読取できるコードが格納され実行できる。そして、上記方法を具現するための機能的な（function）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により容易に推論できる。

【0204】

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。

【0205】

本発明で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、密着したカップリング（tightly coupling）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、緩いカップリング（loosely coupling）を意味することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】