特許 6153506 無線電力送信装置及び方法

(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】6153506

(24)【登録日】2017年6月9日

(45)【発行日】2017年6月28日

(54)【発明の名称】無線電力送信装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/12 20160101AFI20170619BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20170619BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20170619BHJP

【ＦＩ】

   H02J50/12

   H02J7/00 301D

   H02M7/48 Z

【請求項の数】10

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2014-221116(P2014-221116)

(22)【出願日】2014年10月30日

(62)【分割の表示】特願2013-53241(P2013-53241)の分割

【原出願日】2013年3月15日

(65)【公開番号】特開2015-73432(P2015-73432A)

(43)【公開日】2015年4月16日

【審査請求日】2015年6月5日

(31)【優先権主張番号】10-2012-0027977

(32)【優先日】2012年3月19日

(33)【優先権主張国】KR

(31)【優先権主張番号】10-2012-0146956

(32)【優先日】2012年12月14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】ベ、ス ホ

【審査官】 緑川 隆

(56)【参考文献】

【文献】 特許第５６４３３６２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１１−１３５７６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０９１９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１３６６５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５０８５７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ５０／００−５０／９０

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

無線電力受信装置に無線電力を送信する無線電力送信装置であって、
前記無線電力送信装置と前記無線電力受信装置との間の無線電力伝送状態を感知する感知部と、
感知された無線電力伝送状態に基づいて送信電力の制御のための制御信号を生成する送信電力制御部と、
前記制御信号に基づいて、第１直流電力を用いて矩形波形状の電圧を有する交流電力を生成する交流電力生成部と、
前記交流電力を電磁気誘導により送信共振コイルに伝達する送信誘導コイル部と、
を含み、
前記交流電力生成部は、
前記制御信号に基づいて、前記第１直流電力を第２直流電力に変換する直流−直流変換部と、前記第２直流電力を前記交流電力に変換する直流−交流変換部と、を含み、
前記感知部は前記直流−直流変換部の出力電流のレベルに基づいて前記無線電力伝送状態を検出し、
前記送信電力制御部は、
小電力サイン波及び前記感知された無線電力伝送状態に基づいて交流電力生成制御信号を生成する交流電力生成制御部を含み、
前記直流−交流変換部は、前記交流電力生成制御信号に基づいて前記第２直流電力を前記交流電力に変換することを特徴とする、無線電力送信装置。

【請求項2】

前記送信電力制御部は、
前記感知された無線電力伝送状態に基づいて直流電力生成制御信号を生成する直流電力生成制御部を含み、
前記直流−直流変換部は、前記直流電力生成制御信号に基づいて前記第１直流電力を前記第２直流電力に変換することを特徴とする、請求項１に記載の無線電力送信装置。

【請求項3】

前記直流電力生成制御部は、前記感知された無線電力伝送状態に基づいて前記直流電力生成制御信号のデューティー率を変更することを特徴とする、請求項２に記載の無線電力送信装置。

【請求項4】

前記交流電力生成部は、
ハーフブリッジ動作モードとフルブリッジ動作モードに動作するフルブリッジトランジスタ回路部を含み、
前記交流電力生成制御部は、前記感知された無線電力伝送状態に基づいて前記ハーフブリッジ動作モードと前記フルブリッジ動作モードのうちの１つを決定し、決定された動作モードに該当する交流電力生成制御信号を生成し、
前記交流電力生成制御部は、前記出力電流のレベルが基準値より大きい場合、フルブリッジ動作モードに決定し、前記出力電流のレベルが基準値より小さい場合、ハーフブリッジ動作モードに決定し、
前記フルブリッジトランジスタ回路部は、前記交流電力生成制御信号に基づいて前記第２直流電力を前記交流電力に変換することを特徴とする、請求項１乃至３のうち、いずれか１項に記載の無線電力送信装置。

【請求項5】

前記直流−交流変換部は、ハーフブリッジ構造のトランジスタ回路部を含むことを特徴とする、請求項１乃至３のうち、いずれか１項に記載の無線電力送信装置。

【請求項6】

前記感知部は、前記直流−直流変換部の出力電流のピーク−ツウ−ピーク大きさに基づいて前記無線電力伝送状態を感知することを特徴とする、請求項１乃至５のうち、いずれか１項に記載の無線電力送信装置。

【請求項7】

無線電力受信装置に無線電力を送信する無線電力送信装置であって、
印加される電力を電磁気誘導により送信共振コイルに伝達する送信誘導コイルと、
前記送信誘導コイルに連結されるフルブリッジ構造のトランジスタ回路部と、
前記無線電力送信装置と前記無線電力受信装置との間の無線電力伝送状態を感知する感知部と、
小電力サイン波及び前記感知された無線電力伝送状態に基づいて前記フルブリッジ構造のトランジスタ回路部を制御する送信電力制御部と、
前記送信電力制御部の制御信号に基づいて、第１直流電力を第２直流電力に変換する直流−直流変換部と、を含み、
前記トランジスタ回路部は前記第２直流電力を交流電力に変換し、
前記感知部は前記直流−直流変換部の出力電流のレベルに基づいて前記無線電力伝送状態を検出し、
前記フルブリッジ構造のトランジスタ回路部は、ハーフブリッジ動作モードとフルブリッジ動作モードのうちの１つで動作し、
前記送信電力制御部は、前記感知された無線電力伝送状態に基づいて前記ハーフブリッジ動作モードと前記フルブリッジ動作モードのうちの１つを決定し、決定された動作モードによって前記トランジスタ回路部を制御し、前記出力電流のレベルが基準値より大きい場合、フルブリッジ動作モードに決定し、前記出力電流のレベルが基準値より小さい場合、ハーフブリッジ動作モードに決定することを特徴とする、無線電力送信装置。

【請求項8】

前記フルブリッジ構造のトランジスタ回路部は、
直流電力が印加されるドレイン電極と前記送信誘導コイルの一端に連結されるソース電極とを含む第１トランジスタと、
前記第１トランジスタのソース電極に連結されるドレイン電極とグラウンドに連結されるソース電極とを含む第２トランジスタと、
前記直流電力が印加されるドレイン電極と前記送信誘導コイルの他端に連結されるソース電極とを含む第３トランジスタと、
前記第３トランジスタのソース電極に連結されるドレイン電極とグラウンドに連結されるソース電極とを含む第４トランジスタと、
を含むことを特徴とする、請求項７に記載の無線電力送信装置。

【請求項9】

前記ハーフブリッジ動作モードにおける前記送信電力制御部は、
前記第３トランジスタをターンオフし、
前記第４トランジスタをターンオンし、
一周期の半分で前記第１トランジスタをターンオンし、前記第２トランジスタをターンオフし、
残りの半分の周期で前記第１トランジスタをターンオフし、前記第２トランジスタをターンオン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10】

前記フルブリッジ動作モードにおける前記送信電力制御部は、
一周期の半分で前記第１及び第４トランジスタをターンオンし、前記第２及び第３トランジスタをターンオフし、
残りの半分の周期で前記第１及び第４トランジスタをターンオフし、前記第２及び第３トランジスタをターンオンすることを特徴とする、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、無線電力送信装置及び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図された。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、小型機器を中心として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磁気共振及び短波長無線周波数を用いた遠距離送信技術などがある。

【0004】

最近、このような無線電力伝送技術のうち、磁気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】

磁気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達されるので、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】

無線電力送信装置は、共振周波数を有する交流電力を生成して無線電力受信装置に伝達する。この際、多様な原因により電力伝達効率が決まる。無線電力伝送効率の増加に対する要求が増えている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明が達成しようとする技術的課題は、無線電力伝送効率を向上させることができる無線電力伝送装置及び方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一実施形態において、無線電力受信装置に無線電力を送信する無線電力送信装置は、上記無線電力送信装置と上記無線電力受信装置との間の無線電力伝送状態を感知する感知部、感知された無線電力伝送状態に基づいて送信電力の制御のための制御信号を生成する送信電力制御部、上記制御信号に基づいて、第１直流電力を用いて矩形波形状電力を生成する交流電力生成部、及び上記矩形波形状電力を電磁気誘導により送信共振コイルに伝達する送信誘導コイル部を含む。

【0009】

他の実施形態において、無線電力受信装置に無線電力を送信する無線電力送信装置は、印加される電力を電磁気誘導により送信共振コイルに伝達する送信誘導コイル、上記送信誘導コイルに連結されるフルブリッジ構造のトランジスタ回路部、上記無線電力送信装置と上記無線電力受信装置との間の無線電力伝送状態を感知する感知部、及び感知された無線電力伝送状態に基づいて上記フルブリッジ構造のトランジスタ回路部を制御する送信電力制御部を含む。

【発明の効果】

【0010】

本発明の実施形態によれば、無線電力送信装置の効率を増加させることができる。

【0011】

また、本発明の実施形態によれば、高電流による回路破損が防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

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

【図2】本発明の一実施形態に従う送信誘導コイルの等価回路図である。

【図3】本発明の一実施形態に従う電力供給装置と無線電力送信装置の等価回路図である。

【図4】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5】本発明の一実施形態に従う電力供給装置のブロック図である。

【図6】本発明の一実施形態に従う交流電力生成部と送信電力制御部のブロック図である。

【図7】本発明の一実施形態に従う直流−直流変換部の回路図である。

【図8】本発明の一実施形態に従う直流−交流変換部と電力伝送状態感知部の回路図である。

【図9】本発明の一実施形態に従う無線電力送信方法のフローチャートである。

【図10】本発明の一実施形態に従う電力供給装置内のノードの波形図である。

【図11】本発明の更に他の実施形態に従う電力供給装置のブロック図である。

【図12】本発明の更に他の実施形態に従う交流電力生成部と送信電力制御部のブロック図である。

【図13】本発明の更に他の実施形態に従う直流−交流変換部と電力伝送状態感知部の回路図である。

【図14】本発明の更に他の実施形態に従う無線電力送信方法のフローチャートである。

【図15】本発明の更に他の実施形態に従う電力供給装置内のノードの波形図である。

【図16】本発明の更に他の実施形態に従う電力供給装置のブロック図である。

【図17】本発明の更に他の実施形態に従う交流電力生成部と送信電力制御部のブロック図である。

【図18】本発明の更に他の実施形態に従う直流−交流変換部と電力伝送状態感知部の回路図である。

【図19】本発明の更に他の実施形態に従う無線電力送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】

【0013】

以下、添付した図面を参考にして本発明の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。しかしながら、本発明はさまざまな相異する形態で具現されることができ、ここで説明する実施形態に限定されない。そして、図面において、本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書の全体を通じて類似の部分に対しては類似の図面符号を付けた。

【0014】

また、どの部分がどの構成要素を“含む”とする時、これは特別に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除外するものでなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

【0015】

以下、図１乃至図４を参考して本発明の一実施形態に従う無線電力伝送システムを説明する。

【0016】

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

【0017】

図１を参考すると、無線電力伝送システムは、電力供給装置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。

【0018】

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

【0019】

無線電力送信装置２００は、送信誘導コイル部２１０及び送信共振コイル部２２０を含むことができる。

【0020】

無線電力受信装置３００は、受信共振コイル部３１０、受信誘導コイル部３２０、及び整流部３３０を含むことができる。

【0021】

電力供給装置１００の両端は送信誘導コイル部２１０の両端と連結される。

【0022】

送信共振コイル部２２０は、送信誘導コイル部２１０と一定の距離を置いて配置できる。

【0023】

受信共振コイル部３１０は、受信誘導コイル部３２０と一定の距離を置いて配置できる。

【0024】

受信誘導コイル部３２０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。

【0025】

電力供給装置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共振現象により無線電力送信装置２００と共振をなす、即ち、共振周波数値が同一な無線電力受信装置３００に伝達される。

【0026】

以下、より具体的に電力伝送過程を説明する。

【0027】

電力供給装置１００は、所定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。

【0028】

送信誘導コイル部２１０と送信共振コイル部２２０とは誘導結合されている。即ち、送信誘導コイル部２１０は、電力供給装置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送信共振コイル部２２０にも交流電流が誘導される。

【0029】

その後、送信共振コイル部２２０に伝達さ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に伝達される。

【0030】

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が可能である。

【0031】

受信共振コイル部３１０は、送信共振コイル部２２０から共振により電力を受信する。受信された電力により受信共振コイル部３１０には交流電流が流れる。受信共振コイル部３１０に伝達された電力は電磁気誘導により受信共振コイル部３１０と誘導結合された受信誘導コイル部３２０に伝達される。受信誘導コイル部３２０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に伝達される。

【0032】

一実施形態において、送信誘導コイル部２１０、送信共振コイル部２２０、受信共振コイル部３１０、及び受信誘導コイル部３２０は、円形、楕円形、四角形などの形状を有することができるが、これに限定されるものではない。

【0033】

無線電力送信装置２００の送信共振コイル部２２０は、磁場を通じて無線電力受信装置３００の受信共振コイル部３１０に電力を伝送することができる。

【0034】

具体的に、送信共振コイル部２２０と受信共振コイル部３１０とは共振周波数で動作するように共振結合されている。

【0035】

送信共振コイル部２２０と受信共振コイル部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との間の電力伝送効率は格段に向上できる。

【0036】

無線電力伝送において、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、電力伝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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

品質指数（Quality Factor）は０で無限帯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との間の電力伝送効率が向上できる。

【0040】

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。

【0041】

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

【0042】

図２は、本発明の一実施形態に従う送信誘導コイル部２１０の等価回路図である。

【0043】

図２に示すように、送信誘導コイル部２１０は、送信誘導コイルＬ１とキャパシタＣ１を含み、これらにより適切なインダクタンスとキャパシタンス値を有する回路を構成するようになる。

【0044】

送信誘導コイル部２１０は、送信誘導コイル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、送信誘導コイル部２１０は、インダクタＬ１とキャパシタＣ１とが並列に連結された等価回路で構成できる。

【0045】

キャパシタＣ１は可変キャパシタであることがあり、キャパシタＣ１のキャパシタンスが調節されるにつれて、インピーダンスマッチングが遂行できる。送信共振コイル部２２０、受信共振コイル部３１０、受信誘導コイル部３２０の等価回路図も図２に図示されたものと同一である。

【0046】

図３は、本発明の一実施形態に従う電力供給装置１００と無線電力送信装置２００の等価回路図である。

【0047】

図３に示すように、送信誘導コイル部２１０は所定のインダクタンス値を有する送信誘導コイルＬ１と所定のキャパシタンス値を有するキャパシタＣ１とを含む。送信共振コイル部２２０は、所定のインダクタンス値を有する送信共振コイルＬ２と所定のキャパシタンス値を有するキャパシタＣ２とを含む。

【0048】

図４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。

【0049】

図４に示すように、受信共振コイル部３１０は、所定のインダクタンス値を有する受信共振コイルＬ３と所定のキャパシタンス値を有するキャパシタＣ３とを含む。受信誘導コイル部３２０は、所定のインダクタンス値を有する受信誘導コイルＬ４と所定のキャパシタンス値を有するキャパシタＣ４とを含む。

【0050】

整流部３３０は、受信誘導コイル部３２０から伝達を受けた交流電力を直流電力に変換して、変換された直流電力を負荷４００に伝達することができる。

【0051】

具体的に、整流部３３０は整流器と平滑回路と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で等価化できる。

【0052】

整流器は、受信誘導コイル部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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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、受信共振コイル部３１０及び受信誘導コイル部３２０は、電子機器の形態に合う形状を有することができる。

【0056】

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。

【0057】

インバンド（In band）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、上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するか、受信しないことがある。これによって、無線電力送信装置２００は無線電力送信装置２００で消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。

【0058】

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、上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の現在充電量、充電量の推移に対する情報を含むことができる。

【0059】

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。

【0060】

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とディジタル通信を遂行することができる。

【0061】

無線電力送信装置２００は、上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。

【0062】

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具備し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に伝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。

【0063】

次に、アウトオブバンド通信について説明する。

【0064】

アウトオブバンド通信は、共振周波数帯域でない別途の周波数帯域を用いて電力伝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とはアウトオブバンド通信モジュールを装着して電力伝送に必要な情報を交換することができる。上記アウトオブバンド通信モジュールは電力供給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（登録商標）、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。

【0065】

次に、図５乃至図１０を参考して本発明の一実施形態に従う電力供給装置１００を説明する。

【0066】

図５は、本発明の一実施形態に従う電力供給装置のブロック図である。

【0067】

図５に示すように、本発明の一実施形態に従う電力供給装置１００は、給電部１１０、発振器１３０、交流電力生成部１５０、電力伝送状態感知部１８０、及び送信電力制御部１９０を含み、電力供給装置１００は無線電力送信装置２００と連結される。

【0068】

給電部１１０は、直流電圧を有する電力である直流電力を生成して出力端に出力する。

【0069】

発振器１３０は、小電力サイン波を生成する。

【0070】

電力伝送状態感知部１８０は、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の無線電力伝送状態を感知する。

【0071】

送信電力制御部１９０は、感知された無線電力伝送状態に基づいて交流電力生成部１５０を制御するための制御信号を生成する。

【0072】

交流電力生成部１５０は、送信電力制御部１９０の制御信号に基づいて給電部１１０の直流電力を用いて発振器１３０の小電力サイン波の電力を増幅して矩形波形状の電圧を有する交流電力を生成する。

【0073】

無線電力送信装置２００は、交流電力生成部１５０の出力電力を共振により無線電力受信装置３００に伝達する。

【0074】

図６は、本発明の一実施形態に従う交流電力生成部と送信電力制御部のブロック図である。

【0075】

図６に示すように、本発明の一実施形態に従う交流電力生成部１５０は、交流電力生成制御部１５１、直流−交流変換部１５３、及び直流−直流変換部１５５を含み、送信電力制御部１９０は、直流電力生成制御部１９１及び格納部１９２を含む。

【0076】

交流電力生成制御部１５１は、発振器１３０の小電力サイン波に基づいて交流電力生成制御信号を生成する。

【0077】

直流電力生成制御部１９１は、感知した無線電力伝送状態に基づいて直流−直流変換部１５５が目標電流範囲内の出力電流及び目標直流電圧を有する電力を出力できるようにする直流電力生成制御信号を生成する。

【0078】

格納部１９２は、ルックアップテーブルを格納する。

【0079】

直流−直流変換部１５５は、直流電力生成制御信号に基づいて給電部１１０の出力電力を目標電流範囲内の出力電流及び目標直流電圧を有する直流電力に変換する。

【0080】

直流−交流変換部１５３は、交流電力生成制御信号に基づいて直流−直流変換部１５５の出力電力を矩形波交流電圧を有する交流電力に変換して、送信誘導コイル部２１０に出力する。

【0081】

図７は、本発明の一実施形態に従う直流−直流変換部の回路図である。

【0082】

図７に示すように、直流−直流変換部１５５は、インダクタＬ１１、電力スイッチＴ１１、ダイオードＤ１１、及びキャパシタＣ１１を含む。電力スイッチＴ１１は、トランジスタで具現されることができ、特に電力スイッチＴ１１はＮ−チャンネル金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（n-channel metal-oxide-semiconductor field-effect transistor：ＮＭＯＳＦＥＴ）であるが、同一な作用をすることができる他の素子に取り替えることができる。

【0083】

インダクタＬ１１の一端は給電部１１０の出力端に連結され、他端は電力スイッチＴ１１のドレイン電極に連結される。

【0084】

電力スイッチＴ１１のゲート電極は、直流電力生成制御部１９１の出力端であるノード（Ａ）に連結され、ソース電極はグラウンドに連結される。

【0085】

ダイオードＤ１１のアノード電極は電力スイッチＴ１１のドレイン電極に連結され、カソード電極はノード（Ｂ）に連結される。

【0086】

キャパシタＣ１１の一端はダイオードＤ１１のカソード電極に連結され、他端はグラウンドに連結される。

【0087】

図８は、本発明の一実施形態に従う直流−交流変換部と電力伝送状態感知部の回路図である。

【0088】

図８に示すように、直流−交流変換部１５３はハーフブリッジ構造のトランジスタ回路部を含み、ハーフブリッジトランジスタ回路部は、上側トランジスタＴ２１、下側トランジスタＴ２２、及び直流遮断キャパシタＣ２１を含み、交流電力生成制御部１５１及び送信誘導コイル部２１０に連結される。電力伝送状態感知部１８０は、抵抗（Ｒ１）と電圧差測定部１８１を含み、直流−直流変換部１５５、直流−交流変換部１５３、及び直流電力生成制御部１９１に連結される。直流−交流変換部１５３は抵抗（Ｒ１）を通じて直流−直流変換部１５５に連結される。上側トランジスタＴ２１と下側トランジスタＴ２２はＮ−チャンネル金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（n-channel metal-oxide-semiconductor field-effect transistor：ＮＭＯＳ）であるが、同一な作用をすることができる他の素子に取り替えることができる。

【0089】

交流電力生成制御部１５１は、上側トランジスタ制御信号出力端と下側トランジスタ制御信号出力端を有し、発振器１３０の小電力サイン波に基づいて交流電力生成制御信号を生成する。交流電力生成制御部１５１は、発振器１３０の小電力サイン波に基づいて上側トランジスタ制御信号を交流電力生成制御信号として生成し、上側トランジスタ制御信号出力端を通じて上側トランジスタ制御信号を出力する。交流電力生成制御部１５１は発振器１３０の小電力サイン波に基づいて下側トランジスタ制御信号を交流電力生成制御信号として生成し、下側トランジスタ制御信号出力端を通じて下側トランジスタ制御信号を出力する。

【0090】

上側トランジスタＴ２１のドレイン電極は抵抗（Ｒ１）の一端に連結され、ゲート電極は交流電力生成制御部１５１の上側トランジスタ制御信号出力端に連結される。

【0091】

下側トランジスタＴ２２のドレイン電極は上側トランジスタＴ２１のソース電極に連結され、ゲート電極は交流電力生成制御部１５１の下側トランジスタ制御信号出力端に連結され、ソース電極はグラウンドに連結される。

【0092】

直流遮断キャパシタＣ２１の一端は上側トランジスタＴ２１のソース電極に連結され、送信誘導コイルＬ１の一端に連結され。送信誘導コイルＬ１の他端はグラウンドに連結される。

【0093】

電圧差測定部１８１は抵抗（Ｒ１）の両端にかかる電圧の差を測定する。

【0094】

次に、図９と図１０を参考して本発明の一実施形態に従う無線電力送信方法を説明する。

【0095】

図９は本発明の一実施形態に従う無線電力送信方法のフローチャートであり、図１０は本発明の一実施形態に従う電力供給装置内のノードの波形図である。

【0096】

特に、図９は図６乃至図８の実施形態が具体化された無線電力送信方法である。

【0097】

給電部１１０は、直流電圧を有する電力である直流電力を生成する（Ｓ１０１）。特に、給電部１１０は交流電圧を有する交流電力を直流電圧を有する電力である直流電力に変換できる。
発振器１３０は、小電力サイン波を生成する（Ｓ１０３）。

【0098】

電力伝送状態感知部１８０は、無線電力伝送状態を感知する（Ｓ１０５）。電力伝送状態感知部１８０は、直流−直流変換部１５５の出力電流の大きさを無線電力伝送状態として感知することができる。抵抗（Ｒ１）の両端にかかる電圧は直流−直流変換部１５５の出力電流の大きさに比例するので、電力伝送状態感知部１８０の電圧差測定部１８１は抵抗（Ｒ１）の両端にかかる電圧の差を無線電力伝送状態として感知することができる。

【0099】

無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の距離や相対的な位置によって結合係数が変わり、無線電力伝送状態も変更できる。即ち、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間が遠ざかるほど結合係数は小さくなって無線電力伝送状態は悪くなることがある。無線電力伝送状態が悪くなるほど無線電力送信装置２００が無線電力受信装置３００に同一な電力を伝送しても伝送効率がよくないので、より大きい電力が消耗される。したがって、電力伝送状態感知部１８０は直流−直流変換部１５５の出力電流の大きさに基づいて無線電力伝送状態を感知することができる。

【0100】

直流−直流変換部１５５の出力電流は一定に維持されないことがあるので、電力伝送状態感知部１８０は直流−直流変換部１５５の出力ピーク−ツウ−ピーク電流の大きさを測定することもできる。

【0101】

直流電力生成制御部１９１は、感知した無線電力伝送状態に基づいて、直流−直流変換部１５５が目標電流範囲内の電流及び目標直流電圧を有する直流電力を出力できるようにする直流電力生成制御信号を生成して（Ｓ１０７）、トランジスタＴ１１のゲート電極に出力する。この際、目標電流範囲は目標直流電圧の大きさに関わらず一定であることもあり、目標直流電圧の大きさによって可変することもできる。また、目標電流範囲は目標ピーク−ツウ−ピーク電流範囲でありうる。直流電力生成制御信号は、図１０に示すように、全区間で続くパルス幅変調（pulse width modulation：ＰＷＭ）信号でありうる。直流電力生成制御部１９１は、感知した無線電力伝送状態に基づいてＰＷＭ信号のデューティー率を決定することができる。

【0102】

一実施形態において、電圧差測定部１８１は抵抗（Ｒ１）の両端の間の電圧差に基づいて測定出力電流値を得る。その後、測定出力電流値が基準範囲から外れた場合、直流電力生成制御部１９１はデューティー率を変更し、変更されたデューティー率を有するパルス幅変調信号の直流電力生成制御信号をトランジスタＴ１１のゲート電極に出力して、直流−直流変換部１５５の出力電流値が基準範囲内にくるようにする。具体的に、測定出力電流値が基準範囲より大きい場合、直流電力生成制御部１９１はデューティー率を減少し、減少したデューティー率を有するパルス幅変調信号の直流電力生成制御信号をトランジスタＴ１１のゲート電極に出力して、直流−直流変換部１５５の出力電流値が基準範囲内にくるようにする。また、測定出力電流値が基準範囲より小さい場合、直流電力生成制御部１９１はデューティー率を増加し、増加したデューティー率を有するパルス幅変調信号の直流電力生成制御信号をトランジスタＴ１１のゲート電極に出力して、直流−直流変換部１５５の出力電流値が基準範囲内にくるようにする。

【0103】

更に他の実施形態において、格納部１９２は複数の測定出力電力値と複数の目標出力電圧値との間の関係を表すルックアップテーブルを有していることができる。＜表１＞は本発明の一実施形態に従う複数の測定出力電力値と複数の目標出力電圧値との間の関係を表すルックアップテーブルを表す。

【0104】

【表1】

【0105】

この際、電圧差測定部１８１は抵抗（Ｒ１）の両端の間の電圧差に基づいて測定出力電流値を得る。その後、直流電力生成制御部１９１は測定出力電流値に基づいて直流−直流変換部１５５の現在の出力電力である測定出力電力値を得て、測定出力電力値に該当する目標出力電圧値をルックアップテーブルで探し、直流−直流変換部１５５の出力電圧が目標出力電圧値になることができるようにノード（Ｂ）の電圧をフィードバック情報として用いてＰＷＭ信号のデューティー率を決定し、このデューティー率に従う直流電力生成制御信号を生成することができる。

【0106】

更に他の実施形態において、格納部１９２は複数の測定出力電流値と複数の目標出力電圧値との間の関係を表すルックアップテーブルを有していることができる。この際、電圧差測定部１８１は、抵抗（Ｒ１）の両端の間の電圧差に基づいて測定出力電流値を得る。その後、直流電力生成制御部１９１は測定出力電流値に該当する目標出力電圧値をルックアップテーブルで探し、直流−直流変換部１５５の出力電圧が目標出力電圧値になることができるようにノード（Ｂ）の電圧をフィードバック情報として用いてＰＷＭ信号のデューティー率を決定し、このデューティー率に従う直流電力生成制御信号を生成することができる。

【0107】

＜表２＞は、本発明の一実施形態に従うルックアップテーブルを表す。

【0108】

【表2】

【0109】

＜表２＞に表すように、格納部１９２には直流−直流変換部１５５の出力電流値、結合係数、直流−直流変換部１５５の出力電圧値、適正電流範囲を対応させるルックアップテーブルを有することができる。

【0110】

直流−直流変換部１５５が初期出力電圧値を有する直流電力を出力する時、直流−直流変換部１５５の出力電流の大きさが１００ｍＡ以上の場合、無線電力受信装置３００が検出されたことと見ることができる。初期出力電圧は１２Ｖであるが、これは例示に過ぎない。

【0111】

仮に、直流−直流変換部１５５が初期出力電圧値を有する直流電力を出力する時、直流−直流変換部１５５の出力電流の大きさが１２０ｍＡの場合、無線電力送信装置２００の送信共振コイル部２２０と無線電力受信装置３００の受信共振コイル部３１０との結合係数は０．０５に該当する。この場合、直流電力生成制御部１９１は無線電力受信装置３００が無線電力送信装置２００から遠く離れてあることと判断し、直流−直流変換部１５５の出力電圧の大きさが２８Ｖになるように直流−直流変換部１５５を制御する。

【0112】

その後、直流−直流変換部１５５の出力電圧の大きさが２８Ｖに維持される場合、直流電力生成制御部１９１は直流−直流変換部１５５の出力電流の大きさが適正電流範囲（７５１〜８００ｍＡ）を満たすかを確認する。

【0113】

仮に、直流−直流変換部１５５の出力電流の大きさが適正電流範囲から外れる場合、直流電力生成制御部１９１は直流−直流変換部１５５の出力電圧の大きさが初期出力電圧の大きさ（１２Ｖ）になるように直流−直流変換部１５５を制御する。直流−直流変換部１５５の出力電流の大きさが１８０ｍＡの場合、制御部２７０は１２０ｍＡの場合より無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の距離がより近くなったと判断し、直流−直流変換部１５５の出力電圧の大きさが２６Ｖになるように直流−直流変換部１５５を制御する。

【0114】

上記の例では無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との距離を電流の強さと関連して説明したが、その他にも無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００が置いてある方向など、多様な無線電力伝送状態が考慮できる。

【0115】

このように、無線電力送信装置２００は無線電力受信装置３００との距離、方向など、多様な無線電力伝送状態を考慮して無線電力受信装置３００に伝達する電力を調節することによって、電力伝送効率を極大化させることができ、電力損失を防止することができる。

【0116】

直流−直流変換部１５５は、直流電力生成制御信号に基づいて給電部１１０の出力電力を目標電流範囲内の出力電流及び目標直流電圧を有する直流電力に変換する（Ｓ１０９）。直流−直流変換部１５５の出力電圧の大きさは給電部１１０の出力電圧の大きさと同一であることもあり、給電部１１０の出力電圧の大きさより大きいか小さいことがある。

【0117】

交流電力生成制御部１５１は、発振器１３０の小電力サイン波に基づいて交流電力生成制御信号を生成する（Ｓ１１１）。交流電力生成制御部１５１は、発振器１３０の小電力サイン波に基づいて上側トランジスタ制御信号を交流電力生成制御信号として生成し、上側トランジスタ制御信号出力端を通じて上側トランジスタ制御信号を出力することができる。交流電力生成制御部１５１は、発振器１３０の小電力サイン波に基づいて下側トランジスタ制御信号を交流電力生成制御信号として生成し、下側トランジスタ制御信号出力端を通じて下側トランジスタ制御信号を出力することができる。

【0118】

図１０を参考して上側トランジスタ制御信号及び下側トランジスタ制御信号を説明する。

【0119】

図１０に示すように、上側トランジスタ制御信号及び下側トランジスタ制御信号は矩形波である。

【0120】

上側トランジスタ制御信号の一周期は、上側トランジスタＴ２１のターンオンタイムスロット、上側トランジスタＴ２１のターンオフタイムスロットを順次に含む。上側トランジスタＴ２１のターンオンタイムスロットは発振器１３０の小電力サイン波の半周期に該当し、上側トランジスタＴ２１のターンオフタイムスロットは小電力サイン波の残りの半周期に該当することができる。

【0121】

下側トランジスタ制御信号の一周期は、下側トランジスタＴ２２のターンオンタイムスロット、下側トランジスタＴ２２のターンオフタイムスロットを順次に含む。下側トランジスタＴ２２のターンオンタイムスロットは小電力サイン波の半周期に該当し、下側トランジスタＴ２２のターンオフタイムスロットは小電力サイン波の残りの半周期に該当することができる。

【0122】

上側トランジスタＴ２１のターンオンタイムスロットで、上側トランジスタ制御信号は上側トランジスタＴ２１をターンオンするためのレベルを有する。上側トランジスタＴ２１をターンオンするためのレベルはハイレバルでありうる。

【0123】

上側トランジスタＴ２１のターンオフタイムスロットで、上側トランジスタ制御信号は上側トランジスタＴ２１をターンオフするためのレベルを有する。上側トランジスタＴ２１をターンオフするためのレベルはローレベルでありうる。

【0124】

下側トランジスタＴ２２のターンオンタイムスロットで、下側トランジスタ制御信号は下側トランジスタＴ２２をターンオンするためのレベルを有する。下側トランジスタＴ２２をターンオンするためのレベルはハイレバルでありうる。

【0125】

下側トランジスタＴ２２のターンオフタイムスロットで、下側トランジスタ制御信号は上側トランジスタＴ２２をターンオフするためのレベルを有する。下側トランジスタＴ２２をターンオフするためのレベルはローレベルでありうる。

【0126】

上側トランジスタＴ２１のターンオンタイムスロットで、下側トランジスタＴ２２のターンオフタイムスロットの下側トランジスタ制御信号は下側トランジスタＴ２２をターンオフするためのレベルを有する。

【0127】

下側トランジスタＴ２２のターンオンタイムスロットで、上側トランジスタＴ２１のターンオフタイムスロットの下側トランジスタ制御信号は下側トランジスタＴ２２をターンオフするためのレベルを有する。

【0128】

上側トランジスタＴ２１と下側トランジスタＴ２２との同時ターンオンによるショートサーキットを防止するために、上側トランジスタ制御信号と下側トランジスタ制御信号はデッドタイムスロットを有することができる。

【0129】

５０％デューティー率の矩形波電圧を有する電力を出力するために、上側トランジスタＴ２１のターンオンタイムスロットは一周期（Ｔ）の（５０−ａ）％の時間長さを有し、上側トランジスタＴ２１のデッドタイムスロットは一周期（Ｔ）のａ％の時間長さを有し、上側トランジスタＴ２１のターンオフタイムスロットは５０％の時間長さを有し、下側トランジスタＴ２２のターンオンタイムスロットは一周期（Ｔ）の（５０−ａ）％の時間長さを有し、下側トランジスタＴ２２のデッドタイムスロットは一周期（Ｔ）のａ％の時間長さを有し、下側トランジスタＴ２２のターンオフタイムスロットは５０％の時間長さを有することができる。例えば、ここでａは１％でありうる。

【0130】

直流−交流変換部１５３は、交流電力生成制御信号に基づいて直流−直流変換部１５５の出力電力を矩形波交流電圧を有する交流電力に変換して（Ｓ１１３）、送信誘導コイル部２１０に出力する。

【0131】

図１０を参考して直流−交流変換部１５３の動作を説明する。

【0132】

デッドタイムスロットを有する上側トランジスタ制御信号と下側トランジスタ制御信号によって上側トランジスタＴ２１と下側トランジスタＴ２２は図１０に図示されたような矩形波電圧（Ｖ３）を有する矩形波電力を出力する。

【0133】

直流遮断キャパシタＣ２１は、矩形波電力の直流電圧を遮断して矩形波交流電圧（Ｖ４）を有する矩形波交流電力を送信誘導コイル部２１０に出力する。

【0134】

無線電力送信装置２００は、矩形波交流電圧を有する矩形波交流電力を共振により無線電力受信装置３００に伝達する（Ｓ１１５）。

【0135】

次に、図１１乃至図１５を参考して本発明の更に他の実施形態に従う電力供給装置１００を説明する。

【0136】

図１１は、本発明の更に他の実施形態に従う電力供給装置のブロック図である。

【0137】

図１１に示すように、本発明の更に他の実施形態に従う電力供給装置１００は、給電部１１０、発振器１３０、交流電力生成部１６０、電力伝送状態感知部１８０、及び送信電力制御部１９０を含み、電力供給装置１００は無線電力送信装置２００と連結される。

【0138】

給電部１１０は、直流電圧を有する電力である直流電力を生成して出力端に出力する。

【0139】

発振器１３０は、小電力サイン波を生成する。

【0140】

電力伝送状態感知部１８０は、無線電力伝送状態を感知する。

【0141】

送信電力制御部１９０は、感知された無線電力伝送状態と発振器１３０の小電力サイン波に基づいて交流電力生成部１６０を制御するための制御信号を生成する。

【0142】

交流電力生成部１６０は、送信電力制御部１９０の制御信号に基づいて、給電部１１０の直流電力を用いて発振器１３０の小電力サイン波の電力を増幅して矩形波形状の電圧を有する交流電力を生成する。

【0143】

無線電力送信装置２００は、交流電力生成部１６０の出力電力を共振により無線電力受信装置３００に伝達する。

【0144】

図１２は、本発明の更に他の実施形態に従う交流電力生成部と送信電力制御部のブロック図である。

【0145】

図１２に示すように、本発明の一実施形態に従う交流電力生成部１６０は直流−交流変換部１６３を含み、送信電力制御部１９０は交流電力生成制御部１９３を含む。

【0146】

交流電力生成制御部１９３は、発振器１３０の小電力サイン波に基づいて交流電力生成制御信号を生成する。交流電力生成制御部１９３は、感知した無線電力伝送状態にさらに基づいて、給電部１１０が目標電流範囲内の出力電流を有する直流電力を出力できるようにする交流電力生成制御信号を生成することができる。目標電流範囲は目標ピーク−ツウ−ピーク電流範囲でありうる。

【0147】

直流−交流変換部１６３は、交流電力生成制御信号に基づいて給電部１１０の出力電力を矩形波交流電圧を有する交流電力に変換して、送信誘導コイル部２１０に出力する。

【0148】

図１３は、本発明の更に他の実施形態に従う直流−交流変換部と電力伝送状態感知部の回路図である。

【0149】

図１３に示すように、直流−交流変換部１６３はフルブリッジトランジスタ回路部を含み、このフルブリッジトランジスタ回路部は２つのハーフブリッジトランジスタ回路部を含む。２つのハーフブリッジトランジスタ回路部のうちの１つは上側トランジスタＴ４１と下側トランジスタＴ４２を含み、他の１つは上側トランジスタＴ４４と下側トランジスタＴ４３を含む。上側トランジスタＴ４１、Ｔ４４と下側トランジスタＴ４２、Ｔ４３は、Ｎ−チャンネル金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（n-channel metal-oxide-semiconductor field-effect transistor：ＮＭＯＳ）であるが、同一な作用をすることができる他の素子に取り替えることができる。

【0150】

電力伝送状態感知部１８０は抵抗（Ｒ１）と電圧差測定部１８１を含み、給電部１１０、直流−交流変換部１６３、及び交流電力生成制御部１９３に連結される。直流−交流変換部１６３は抵抗（Ｒ１）を通じて給電部１１０に連結される。

【0151】

交流電力生成制御部１９３は、第１及び第２上側トランジスタ制御信号出力端と第１及び第２下側トランジスタ制御信号出力端を有し、発振器１３０の小電力サイン波と無線電力伝送状態に基づいて交流電力生成制御信号を生成する。

【0152】

上側トランジスタＴ４１のドレイン電極は抵抗（Ｒ１）の一端に連結され、ゲート電極は交流電力生成制御部１９３の第１上側トランジスタ制御信号出力端に連結され、ソース電極は送信誘導コイルＬ１の一端に連結される。

【0153】

下側トランジスタＴ４２のドレイン電極は上側トランジスタＴ４１のソース電極に連結され、ゲート電極は交流電力生成制御部１９３の第１下側トランジスタ制御信号出力端に連結され、ソース電極はグラウンドに連結される。

【0154】

上側トランジスタＴ４４のドレイン電極は抵抗（Ｒ１）の一端に連結され、ゲート電極は交流電力生成制御部１９３の第２上側トランジスタ制御信号出力端に連結され、ソース電極は送信誘導コイルＬ１の他端に連結される。

【0155】

下側トランジスタＴ４３のドレイン電極は上側トランジスタＴ４４のソース電極に連結され、ゲート電極は交流電力生成制御部１９３の第２下側トランジスタ制御信号出力端に連結され、ソース電極はグラウンドに連結される。

【0156】

電圧差測定部１８１は、抵抗（Ｒ１）の両端にかかる電圧の差を測定する。

【0157】

次に、図１４と図１５を参考して本発明の更に他の実施形態に従う無線電力送信方法を説明する。

【0158】

図１４は本発明の更に他の実施形態に従う無線電力送信方法のフローチャートであり、図１５は本発明の更に他の実施形態に従う電力供給装置内のノードの波形図である。

【0159】

特に、図１４は図１１乃至図１３の実施形態が具体化された無線電力送信方法である。

【0160】

給電部１１０は、直流電圧を有する電力である直流電力を生成する（Ｓ３０１）。特に、給電部１１０は交流電圧を有する交流電力を直流電圧を有する電力である直流電力に変換することができる。

【0161】

発振器１３０は、小電力サイン波を生成する（Ｓ３０３）。

【0162】

電力伝送状態感知部１８０は、無線電力伝送状態を感知する（Ｓ３０５）。電力伝送状態感知部１８０は、給電部１１０の出力電流の大きさを無線電力伝送状態として感知することができる。抵抗（Ｒ１）の両端にかかる電圧は給電部１１０の出力電流の大きさに比例するので、電力伝送状態感知部１８０の電圧差測定部１８１は抵抗（Ｒ１）の両端にかかる電圧の差を無線電力伝送状態として感知することができる。給電部１１０の出力電流は一定に維持されないことがあるので、電力伝送状態感知部１８０は給電部１１０の出力ピーク−ツウ−ピーク電流の大きさを無線電力伝送状態として測定することもできる。

【0163】

交流電力生成制御部１９３は、感知した無線電力伝送状態に基づいて、給電部１１０が目標電流範囲内の出力電流を有する直流電力を出力できるようにする交流電力生成制御信号を生成して（Ｓ３１１）、直流−交流変換部１６３に出力する。給電部１１０の出力電流は一定に維持されないことがあるので、電力伝送状態感知部１８０は給電部１１０のピーク−ツウ−ピーク出力電流の大きさを測定することもできる。

【0164】

一実施形態において、交流電力生成制御部１９３は、感知した無線電力伝送状態に基づいて、直流−交流変換部１６３の動作モードを決定し、この動作モードのための交流電力生成制御信号を直流−交流変換部１６３に出力することができる。この際、動作モードはフルブリッジ動作モードとハーフブリッジ動作モードのうちの１つになることができる。電圧差測定部１８１は、抵抗（Ｒ１）の両端の間の電圧差に基づいて測定出力電流値を得る。直流電力生成制御部１９１は、測定出力電流値と基準値と比較して、比較結果によって直流−交流変換部１６３の動作モードを決定することができる。この際、基準値は初期出力電圧値によって設定されている＜表２＞の適正電流範囲でありうる。測定出力電流値が基準値より大きい場合、直流電力生成制御部１９１は直流−交流変換部１６３の動作モードをフルブリッジ動作モードに決定することができる。測定出力電流値が基準値より小さな場合、直流電力生成制御部１９１は直流−交流変換部１６３の動作モードをハーフブリッジ動作モードに決定することができる。

【0165】

ハーフブリッジ動作モードで、交流電力生成制御部１９３は２つのハーフブリッジトランジスタ回路部のうちの１つを動作させ、残りの１つの動作を中断させる。交流電力生成制御部１９３は動作が中断されるハーフブリッジトランジスタ回路部の上側トランジスタをターンオフさせ、下側トランジスタをターンオンさせる。交流電力生成制御部１９３は、動作させるハーフブリッジトランジスタ回路部に図１０を参考しながら説明したような制御信号を提供する。

【0166】

フルブリッジ動作モードで、交流電力生成制御部１９３は一周期の半分のための制御信号と残りの半分の周期のための制御信号とを交互に直流−交流変換部１６３に提供する。一周期の半分で、１つのハーフブリッジトランジスタ回路部の上側トランジスタＴ４１はターンオンされ、下側トランジスタＴ４２はターンオフされ、他の１つのハーフブリッジトランジスタ回路部の上側トランジスタＴ４４はターンオフされ、下側トランジスタＴ４３はターンオンされる。一周期の残りの半分で、１つのハーフブリッジトランジスタ回路部の上側トランジスタＴ４１はターンオフされ、下側トランジスタＴ４２はターンオンされ、他の１つのハーフブリッジトランジスタ回路部の上側トランジスタＴ４４はターンオンされ、下側トランジスタＴ４３はターンオフされる。２つのトランジスタ動作モードは発振器１３０の小電力サイン波に同期できる。上側トランジスタと下側トランジスタの同時ターンオンによるショートサーキットを防止するために、上側トランジスタ制御信号と下側トランジスタ制御信号はデッドタイムスロットを有することができる。

【0167】

更に他の実施形態において、電圧差測定部１８１は抵抗（Ｒ１）の両端の間の電圧差に基づいて測定出力電流値を得て、直流電力生成制御部１９１は測定出力電流値に基づいて給電部１１０の現在の出力電力である測定出力電力値を得て、この測定出力電力値に基づいて直流−交流変換部１６３の動作モードを決定することができる。この際、動作モードはフルブリッジ動作モードとハーフブリッジ動作モードのうちの１つになることができる。直流電力生成制御部１９１は測定出力電力値と基準値とを比較して、比較結果によって直流−交流変換部１６３の動作モードを決定することができる。この際、基準値は初期出力電圧値によって設定されている＜表２＞の適正電流範囲でありうる。測定出力電力値が基準値より大きい場合、直流電力生成制御部１９１は直流−交流変換部１６３の動作モードをフルブリッジ動作モードに決定することができる。測定出力電力値が基準値より小さな場合、直流電力生成制御部１９１は直流−交流変換部１６３の動作モードをハーフブリッジ動作モードに決定することができる。

【0168】

直流−交流変換部１６３は、交流電力生成制御信号に基づいて給電部１１０の出力電力を矩形波交流電圧（Ｖ３）を有する交流電力に変換して（Ｓ３１３）、送信誘導コイル部２１０に出力する。

【0169】

無線電力送信装置２００は、矩形波交流電圧（Ｖ３）を有する矩形波交流電力を共振により無線電力受信装置３００に伝達する（Ｓ３１５）。

【0170】

次に、図１６乃至図１９を参考して本発明の更に他の実施形態に従う電力供給装置１００を説明する。

【0171】

図１６は、本発明の更に他の実施形態に従う電力供給装置のブロック図である。

【0172】

図１６に示すように、本発明の更に他の実施形態に従う電力供給装置１００は、給電部１１０、発振器１３０、交流電力生成部１７０、電力伝送状態感知部１８０、及び送信電力制御部１９０を含み、電力供給装置１００は無線電力送信装置２００と連結される。

【0173】

給電部１１０は、直流電圧を有する電力である直流電力を生成して出力端に出力する。

【0174】

発振器１３０は、小電力サイン波を生成する。

【0175】

電力伝送状態感知部１８０は、無線電力伝送状態を感知する。

【0176】

送信電力制御部１９０は、感知された無線電力伝送状態と発振器１３０の小電力サイン波に基づいて交流電力生成部１７０を制御するための制御信号を生成する。

【0177】

交流電力生成部１７０は、送信電力制御部１９０の制御信号に基づいて、給電部１１０の直流電力を用いて発振器１３０の小電力サイン波の電力を増幅して矩形波形状の電圧を有する交流電力を生成する。

【0178】

無線電力送信装置２００は、交流電力生成部１７０の出力電力を共振により無線電力受信装置３００に伝達する。

【0179】

図１７は、本発明の更に他の実施形態に従う交流電力生成部と送信電力制御部のブロック図である。

【0180】

図１７に示すように、本発明の一実施形態に従う交流電力生成部１７０は直流−直流変換部１７５及び直流−交流変換部１７３を含み、送信電力制御部１９０は直流電力生成制御部１９１、格納部１９２、及び交流電力生成制御部１９３を含む。

【0181】

直流電力生成制御部１９１は、感知した無線電力伝送状態に基づいて、直流−直流変換部１７５が目標電流範囲内の出力電流及び目標直流電圧を有する直流電力を出力することができるようにする直流電力生成制御信号を生成する。

【0182】

格納部１９２は、ルックアップテーブルを格納する。

【0183】

直流−直流変換部１７５は、直流電力生成制御信号に基づいて給電部１１０の出力電力を目標電流範囲内の出力電流及び目標直流電圧を有する直流電力に変換する。

【0184】

交流電力生成制御部１９３は、発振器１３０の小電力サイン波に基づいて交流電力生成制御信号を生成する。交流電力生成制御部１９３は、感知した無線電力伝送状態にさらに基づいて、直流−直流変換部１７５が目標電流範囲内の出力電流を有する直流電力を出力することができるようにする交流電力生成制御信号を生成することができる。目標電流範囲は目標ピーク−ツウ−ピーク電流範囲でありうる。

【0185】

直流−交流変換部１７３は、交流電力生成制御信号に基づいて直流−直流変換部１７５の出力電力を矩形波形状電力に変換して、送信誘導コイル部２１０に出力する。

【0186】

図１８は、本発明の更に他の実施形態に従う直流−交流変換部と電力伝送状態感知部の回路図である。

【0187】

図１８に示すように、直流−交流変換部１７３はフルブリッジトランジスタ回路部を含み、このフルブリッジトランジスタ回路部は２つのハーフブリッジトランジスタ回路部を含む。２つのハーフブリッジトランジスタ回路部のうちの１つは上側トランジスタＴ６１及び下側トランジスタＴ６２を含み、他の１つは上側トランジスタＴ６４及び下側トランジスタＴ６３を含む。上側トランジスタＴ６１、Ｔ６４及び下側トランジスタＴ６２、Ｔ６３は、Ｎ−チャンネル金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（n-channel metal-oxide-semiconductor field-effect transistor：ＮＭＯＳ）であるが、同一な作用をすることができる他の素子に取り替えることができる。

【0188】

電力伝送状態感知部１８０は抵抗（Ｒ１）及び電圧差測定部１８１を含み、直流−直流変換部１７５、直流−交流変換部１７３、及び交流電力生成制御部１９３に連結される。直流−交流変換部１７３は、抵抗（Ｒ１）を通じて直流−直流変換部１７５に連結される。

【0189】

交流電力生成制御部１９３は、第１及び第２上側トランジスタ制御信号出力端と第１及び第２下側トランジスタ制御信号出力端を有し、発振器１３０の小電力サイン波と無線電力伝送状態に基づいて交流電力生成制御信号を生成する。

【0190】

上側トランジスタＴ６１のドレイン電極は抵抗（Ｒ１）の一端に連結され、ゲート電極は交流電力生成制御部１９３の第１上側トランジスタ制御信号出力端に連結され、ソース電極は送信誘導コイルＬ１の一端に連結される。

【0191】

下側トランジスタＴ６２のドレイン電極は上側トランジスタＴ６１のソース電極に連結され、ゲート電極は交流電力生成制御部１９３の第１下側トランジスタ制御信号出力端に連結され、ソース電極はグラウンドに連結される。

【0192】

上側トランジスタＴ６４のドレイン電極は抵抗（Ｒ１）の一端に連結され、ゲート電極は交流電力生成制御部１９３の第２上側トランジスタ制御信号出力端に連結され、ソース電極は送信誘導コイルＬ１の他端に連結される。

【0193】

下側トランジスタＴ６３のドレイン電極は上側トランジスタＴ６４のソース電極に連結され、ゲート電極は交流電力生成制御部１９３の第２下側トランジスタ制御信号出力端に連結され、ソース電極はグラウンドに連結される。

【0194】

電圧差測定部１８１は、抵抗（Ｒ１）の両端にかかる電圧の差を測定する。

【0195】

次に、図１９を参考して本発明の更に他の実施形態に従う無線電力送信方法を説明する。

【0196】

図１９は、本発明の更に他の実施形態に従う無線電力送信方法のフローチャートである。

【0197】

特に、図１９は図１６乃至図１８の実施形態が具体化された無線電力送信方法である。

【0198】

給電部１１０は、直流電圧を有する電力である直流電力を生成する（Ｓ５０１）。特に、給電部１１０は交流電圧を有する交流電力を直流電圧を有する電力である直流電力に変換することができる。

【0199】

発振器１３０は、小電力サイン波を生成する（Ｓ５０３）。

【0200】

電力伝送状態感知部１８０は、無線電力伝送状態を感知する（Ｓ５０５）。電力伝送状態感知部１８０は、直流−直流変換部１７５の出力電流の大きさを電力伝送状態として感知することができる。抵抗（Ｒ１）の両端にかかる電圧は給電部１１０の出力電流の大きさに比例するので、電力伝送状態感知部１８０の電圧差測定部１８１は抵抗（Ｒ１）の両端にかかる電圧の差を無線電力伝送状態として感知することができる。直流−直流変換部１７５の出力電流は一定に維持されないことがあるので、電力伝送状態感知部１８０は直流−直流変換部１７５の出力ピーク−ツウ−ピーク電流の大きさを測定することもできる。

【0201】

直流電力生成制御部１９１は、感知した無線電力伝送状態に基づいて、直流−直流変換部１７５が目標電流範囲内の電流及び目標直流電圧を有する直流電力を出力できるようにする直流電力生成制御信号を生成して（Ｓ５０７）、トランジスタＴ１１のゲート電極に出力する。ステップＳ５０７は、前述したステップＳ１０７により具体化できる。

【0202】

直流−直流変換部１７５は、直流電力生成制御信号に基づいて給電部１１０の出力電力を目標電流範囲内の出力電流及び目標直流電圧を有する直流電力に変換する（Ｓ５０９）。

【0203】

交流電力生成制御部１９３は、感知した無線電力伝送状態に基づいて、直流−直流変換部１７５が目標電流範囲内の出力電流を有する直流電力を出力できるようにする交流電力生成制御信号を生成して（Ｓ５１１）、直流−交流変換部１７３に出力する。ステップＳ５１１は前述したステップＳ３１１により具体化できる。

【0204】

直流−交流変換部１７３は、交流電力生成制御信号に基づいて給電部１１０の出力電力を矩形波交流電圧（Ｖ３）を有する交流電力に変換して（Ｓ５１３）、送信誘導コイル部２１０に出力する。

【0205】

無線電力送信装置２００は、矩形波交流電圧（Ｖ３）を有する矩形波交流電力を共振により無線電力受信装置３００に伝達する（Ｓ５１５）。

【0206】

以上、実施形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれ、必ず１つの実施形態のみに限定されるものではない。延いては、各実施形態で例示された特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野の通常の知識を有する者により他の実施形態に対しても組合または変形されて実施可能である。したがって、このような組合と変形に関連した内容は本発明の範囲に含まれることと解釈されるべきである。

【0207】

以上、本発明を好ましい実施形態をもとに説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するのでない。本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、多様な変形及び応用が可能であることが同業者にとって明らかである。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができ、このような変形及び応用にかかわる差異点も、特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

【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】

【図17】

【図18】

【図19】