多重アンテナを使用した無線電力伝送装置及びその制御方法
【課題】多様な充電対象機器に対して電力伝送効率を最適化できる多重アンテナを使用した無線電力伝送装置及びその制御方法の提供。
【解決手段】共振周波数を使用して無線電力信号を磁気共鳴方式で伝送し、共振周波数の帯域幅がそれぞれ異なる少なくとも１つ以上の電力伝送用アンテナと、無線電力信号を生成する無線電力信号発生モジュールと、無線電力信号発生モジュールから生成された無線電力信号の電力レベルを変換し、電力伝送用アンテナの共振周波数の帯域幅に対応してそれぞれ異なる電力レベル変換幅を有する少なくとも１つ以上の無線電力変換モジュールと、無線電力変換モジュールと対応する電力伝送用アンテナを選択的に接続するマルチプレクサーマッチングモジュールと、充電対象機器の必要電力量に応じて電力伝送用アンテナと無線電力変換モジュールとを選択的に接続し、無線電力信号の電力レベルを調整する制御部と、を含む。
【解決手段】共振周波数を使用して無線電力信号を磁気共鳴方式で伝送し、共振周波数の帯域幅がそれぞれ異なる少なくとも１つ以上の電力伝送用アンテナと、無線電力信号を生成する無線電力信号発生モジュールと、無線電力信号発生モジュールから生成された無線電力信号の電力レベルを変換し、電力伝送用アンテナの共振周波数の帯域幅に対応してそれぞれ異なる電力レベル変換幅を有する少なくとも１つ以上の無線電力変換モジュールと、無線電力変換モジュールと対応する電力伝送用アンテナを選択的に接続するマルチプレクサーマッチングモジュールと、充電対象機器の必要電力量に応じて電力伝送用アンテナと無線電力変換モジュールとを選択的に接続し、無線電力信号の電力レベルを調整する制御部と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯型電子機器や小型家電機器に無線で電力を電送してバッテリーを充電したり、駆動電源として使用できるようにする無線電力伝送装置に関し、より詳しくは、電力伝送を担うアンテナを多重に構成することで、多様な充電対象機器に対して電力伝達効率を最適化できる多重アンテナを使用した無線電力伝送装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
本出願は、２０１１年９月５日出願の韓国特許出願第１０−２０１１−００８９７５２号に基づく優先権を主張し、この出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
【背景技術】
【０００３】
一般に、移動通信端末、ＰＤＡ（携帯情報端末；Personal Digital Assistant）、ＰＭＰ（携帯マルチメディアプレイヤー；Portable Multimedia Player）、ノートパソコンなどのような携帯型電子機器は、ユーザーの利便性を高めるために、駆動電源として再充電可能な二次電池（バッテリー）を使用している。
【０００４】
このようなバッテリーを駆動電源として使用することで、電力供給のための優先環境からユーザーが自由になるため、いっそう便利に製品を使用することができる。
【０００５】
バッテリーは、外部電源により充電することでエネルギーが貯蔵される。このようにバッテリーを充電するために、家庭用商用電源をバッテリーに必要な可用定格電力として供給する別途の有線充電装置が主に使用されている。
【０００６】
有線充電方式は、通常、充電装置の端子とバッテリーの端子とが相互物理的に接触することで電気的に接続される方式が使用されている。
【０００７】
しかし、上記のような方法の電気的接続は、端子が相互物理的に接続する方式であるため、物理的摩耗が生じて接続信頼性が低下することがある。また、接触端子が外部に露出する形態が多く、異物による汚染などで接触状態が悪化しやすいという問題点もある。さらに、水分や湿気が多い環境では、短絡事故の恐れがあり、充電されたエネルギーが消失しやすくなるなどの問題が起こりえる。
【０００８】
このような接触式充電方式の問題点を解決するために、充電装置とバッテリーの端子とが物理的に接触しない方式の無接点充電システムが開示されている。
【０００９】
無接点充電とは、周知のように、１次コイルで磁場の磁束が経時的に変化すれば、その磁場によって隣接した２次コイルに電力が誘導される現象を用いる充電方式である。
【００１０】
図４は、従来の誘導起電力方式の無接点充電装置とバッテリーの構成を示した概略図である。
【００１１】
図４を参照すれば、従来の無接点充電装置１０は、商用交流電源２０から電力の供給を受けて高周波交流電流を出力する高周波電力駆動手段３０、高周波電力駆動手段３０から高周波交流電流が印加されて磁場Ｍを形成する１次コイル４０を備えている。
【００１２】
また、バッテリー５０は、電気エネルギーが充電されるバッテリーセル６０、１次コイル４０で発生した磁場Ｍの鎖交によって高周波交流電流が誘導される２次コイル７０、２次コイル７０に誘導された高周波交流電流を直中電流に変換する整流部８０、及び整流部８０で整流された直流電流をバッテリーセル６０に印加する定電圧／定電流供給部９０を備える。ここで、定電圧／定電流供給部９０はバッテリー充電装置に多く使用される周知の回路素子である。
【００１３】
定電圧／定電流供給部９０は、充電初期にはバッテリーセル６０に電流を一定に供給し、バッテリーセル６０の充電電圧が徐々に増加して特定の基準値を超えれば、電流の供給を減らす一方で、バッテリーセル６０が満充電状態になるまで電圧を一定に維持する機能を有する。
【００１４】
従来の無接点充電装置１０は、誘電起電力の発生のための１次コイル４０が内蔵された無線ベースパッドを備え、無線ベースパッド上に１次コイル４０に対応する２次コイル７０が備えられたバッテリー５０を載置して用いられる。しかしながら、このような方式では、誘導起電力の発生のためのコイルを平面上にしなければならない。また、電力の伝送側と受信側との間に方向性が存在するため、充電対象となるバッテリー５０の位置選定に制約を伴うため、充電対象であるバッテリー５０が載置される位置によって充電効率が変化するという問題が生じる。
【００１５】
また、従来の無接点充電装置１０は、複数の充電対象機器が電力を求める場合、複数の充電対象機器に適合した電力を伝送するための電力変換モジュールを必要とする。電力変換モジュールでは、複数の充電対象機器に電力を供給するため、時分割などの制御アルゴリズムを用いて電力を供給している。
【００１６】
しかし、必要電力量の同じ複数の充電対象機器には適切な電力を伝送することができるが、必要電力量の異なる複数の充電対象機器を充電するためには、複雑な制御アルゴリズムが必要であった。これにより、不要な電力を消費して電力伝達効率が低下するという問題点があった。また、電力変換モジュールの設計において、電力の変換幅が広く設計された場合は、電力変換モジュールの効率が低下するという問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、無線電力の伝送を担うアンテナを多重に構成することで、多様な充電対象機器に対して電力伝送効率を最適化できる多重アンテナを使用した無線電力伝送装置及びその制御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】
【００１８】
上記の課題を解決するため、本発明による無線電力伝送装置は、
共振周波数を使用して無線電力信号を磁気共鳴方式で伝送し、前記共振周波数の帯域幅がそれぞれ異なる少なくとも１つ以上の電力伝送用アンテナと、
前記無線電力信号を生成する無線電力信号発生モジュールと、
前記無線電力信号発生モジュールから生成された無線電力信号の電力レベルを変換し、前記電力伝送用アンテナの共振周波数の帯域幅に対応してそれぞれ異なる電力レベル変換幅を有する少なくとも１つ以上の無線電力変換モジュールと、
前記無線電力変換モジュールと対応する電力伝送用アンテナを選択的に接続するマルチプレクサーマッチングモジュール（Multiplexer matching module）と、
充電対象機器の必要電力量に応じて前記電力伝送用アンテナと前記無線電力変換モジュールとを選択的に接続し、無線電力信号の電力レベルを調整する制御部と、を含むことを特徴とする。
【００１９】
望ましくは、前記無線電力伝送装置が、前記充電対象機器を探知する探知信号を送出し、探知された充電対象機器とデータ通信する無線通信モジュールをさらに含む。
【００２０】
望ましくは、前記制御部が、前記無線通信モジュールを用いて探知された充電対象機器の充電状態情報を受信する。
【００２１】
望ましくは、前記制御部が、前記充電対象機器の充電状態情報に基づいて充電対象機器の必要電力量を選定する。
【００２２】
望ましくは、前記充電対象機器の充電状態情報は、前記充電対象機器を識別する固有の識別コードと必要電力量を含む情報である。
【００２３】
望ましくは、前記制御部が、前記充電対象機器の充電状態情報を持続的にモニタリングし、モニタリング結果によって充電対象機器の必要電力量を再選定し、再選定した必要電力量に応じて無線電力信号の電力レベルを調整する。
【００２４】
望ましくは、前記制御部は、前記充電対象機器が１つ以上の場合、時分割制御を用いてそれぞれの充電対象機器に無線電力信号を伝送する。
【００２５】
望ましくは、前記マルチプレクサーマッチングモジュールが、前記無線電力変換モジュールと前記電力伝送用アンテナとの間のインピーダンスをマッチングする。
【００２６】
上記の課題を解決するため、本発明による無線電力伝送制御方法は、
（ａ）充電対象機器の必要電力量に対応する無線電力信号を伝送できる共振周波数の帯域幅を有する電力伝送用アンテナ、及び、前記電力伝送用アンテナの共振周波数の帯域幅に対応する電力レベル変換幅を有する無線電力変換モジュールを選択する段階と、
（ｂ）前記選択された無線電力変換モジュールを制御して前記充電対象機器の必要電力量に応じて無線電力信号の電力レベルを調整する段階と、
（ｃ）前記選択された無線電力変換モジュールと前記電力伝送用アンテナとを接続して無線電力信号を伝送する段階と、を含むことを特徴とする。
【００２７】
望ましくは、前記（ａ）段階の前に、前記充電対象機器を探知する探知信号を送出して充電対象機器を探知する段階と、前記探知された充電対象機器とデータ通信して充電対象機器の充電状態情報を受信する段階と、をさらに含む。
【００２８】
望ましくは、前記（ａ）段階が、前記充電対象機器の充電状態情報に基づいて充電対象機器の必要電力量を選定する。
【００２９】
望ましくは、前記充電対象機器の充電状態情報は、前記充電対象機器を識別する固有の識別コードと必要電力量を含む情報である。
【００３０】
望ましくは、前記（ｃ）段階の後に、前記充電対象機器の充電状態情報を持続的にモニタリングし、モニタリング結果によって充電対象機器の必要電力量を再選定し、再選定した必要電力量に応じて無線電力信号の電力レベルを調整する段階をさらに含む。
【００３１】
望ましくは、前記（ａ）段階は、前記充電対象機器が１つ以上の場合、時分割制御を用いてそれぞれの充電対象機器に無線電力信号を伝送する。
【００３２】
望ましくは、前記（ｃ）段階が、前記無線電力変換モジュールと電力伝送用アンテナとの間のインピーダンスをマッチングする。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明による無線電力伝送装置を示した概略図である。
【図２】図２は、本発明による無線電力伝送装置の構成を示したブロック図である。
【図３】図３は、本発明による無線電力伝送装置の無線電力伝送方法を説明するフロー図である。
【図４】図４は、従来の誘導起電力方式の無接点充電装置とバッテリーの構成を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。
【００３５】
これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されなければならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明の最も望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
【００３６】
また、本明細書に添付される図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【００３７】
図１は、本発明による無線電力伝送装置を示した概略図であり、図２は、本発明による無線電力伝送装置の構成を示したブロック図であり、図３は、本発明による無線電力伝送装置の無線電力伝送方法を説明するフロー図である。
【００３８】
図１及び図２を参照すれば、本発明による無線電力伝送装置１００は、携帯型電子機器や小型家電機器のような充電対象機器２０１，２０２，２０３に無線で電力を伝送し、この充電対象機器２０１，２０２，２０３のバッテリーを充電したり、駆動電源として使用される装置である。
【００３９】
本発明においては、無線電力伝送装置１００に無線電力を伝送する電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎを少なくとも１つ以上設けたことを特徴とする。
【００４０】
電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎは、共振周波数を使用して無線電力信号を磁気共鳴方式で伝送するか、共振周波数の帯域幅がそれぞれ異なるように設計される。
【００４１】
従来の無線電力伝送装置では、単一の電力伝送用アンテナと単一の無線電力変換モジュールで構成されていたが、本発明では共振周波数の帯域幅がそれぞれ異なる複数の電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎを設け、複数の電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎの共振周波数の帯域幅に最適の電力レベル変換幅を有する複数の無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎを設ける。
【００４２】
これにより、必要電力量がそれぞれ異なる複数の充電対象機器に対して電力伝達効率が低下するという従来の無線電力伝送装置で生じた問題を解決した。また、従来の無線電力伝送装置では電力変換モジュールの電力変換幅を大きく設計しなければならなかったが、この問題も解決した。
【００４３】
すなわち、本発明による無線電力伝送装置１００は、共振周波数の帯域幅がそれぞれ異なる複数の電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎと、それに対応する無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎを設けることで、必要な電力量に最適の電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎと無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎを選択し、これにより無線電力信号の電力レベルを制御できるため、無線電力信号の伝達効率を最適化することができる。
【００４４】
以下、図２を参照して本発明による無線電力伝送装置１００の詳細な構成を説明する。
【００４５】
本発明による無線電力伝送装置１００は、少なくとも１つ以上の電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎと、無線電力信号発生モジュール１２０と、少なくとも１つ以上の無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎと、マルチプレクサーマッチングモジュール（Multiplexer matching module）１４０と、無線通信モジュール１５０と、それぞれの構成要素を制御する制御部１６０と、を父君で構成される。
【００４６】
電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎは非放射型アンテナであって、共振周波数を使用して無線電力信号を磁気共鳴方式で伝送する信号伝達媒体である。複数の電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎは共振周波数の帯域幅がそれぞれ異なる。
【００４７】
無線電力信号発生モジュール１２０は、無線電力伝送が行われるように無線電力信号を生成する。
【００４８】
複数の無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎは、無線電力信号発生モジュール１２０から生成された無線電力信号の電力レベルを変換し、かつ、電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎの共振周波数の帯域幅に対応してそれぞれ異なる電力レベル変換幅を有する。
【００４９】
マルチプレクサーマッチングモジュール１４０は、無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎと対応する電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎを選択的に接続し、互いに接続された無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎと電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎとの間のインピーダンスをマッチングする。
【００５０】
無線通信モジュール１５０は、充電対象機器２０１，２０２，２０３を探知する探知信号を送出し、探知された充電対象機器２０１，２０２，２０３とデータ通信を行う。
【００５１】
制御部１６０は、一種のマイクロプロセッサであって、それぞれの構成要素を全般的に制御し、無線電力伝送のためのプロセスを実行する。
【００５２】
制御部１６０による無線電力伝送のプロセスを以下に示す。
【００５３】
まず、無線通信モジュール１５０を用いて探知された充電対象機器２０１，２０２，２０３とのデータ通信で、充電対象機器２０１，２０２，２０３の充電状態情報を受信し、受信した充電状態情報に基づいて充電対象機器２０１，２０２，２０３の必要電力量を選定する。
【００５４】
その後、制御部１６０は、選定された必要電力量に対応する無線電力信号が伝送できるように、電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎと、それに対応する無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎを選択して無線電力信号の電力レベルを調整する。
【００５５】
次いで、制御部１６０は、マルチプレクサーマッチングモジュール１４０を制御することで、無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎと電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎとを選択的に接続し、無線電力信号を電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎを用いて伝送する。ここで、充電対象機器２０１，２０２，２０３から受信した充電状態情報は、充電対象機器２０１，２０２，２０３を識別する固有の識別コードと必要電力量を含んでいる。
【００５６】
また、制御部１６０は、充電対象機器２０１，２０２，２０３と持続的にデータ通信し、充電対象機器２０１，２０２，２０３の充電状態情報をモニタリングする。制御部１６０は、モニタリング結果によって充電対象機器２０１，２０２，２０３の必要電力量を再選定し、再選定した必要電力量に対応するように、無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎを制御して無線電力信号の電力レベルを調整することで、充電対象機器２０１，２０２，２０３の充電が完了するまで無線電力信号を最適の状態に維持する。
【００５７】
一方、制御部１６０は、充電対象機器２０１，２０２，２０３が１つ以上探知される場合、時分割制御することでそれぞれの充電対象機器２０１，２０２，２０３に無線電力信号が伝送されるように制御する。
【００５８】
このような場合、本発明では、無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎと電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎとが複数設けられているため、それぞれの充電対象機器２０１，２０２，２０３による必要電力量に応じて、無線電力変換モジュール１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎとを選択的に制御でき、無線電力信号の伝達効率を最適化することができる。
【００５９】
例えば、必要電力量が２０Ｗのノートパソコンと、必要電力量が５Ｗの移動通信端末機が同時に探知されて充電が行われる場合、２０Ｗと５Ｗに対応する無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎと電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎとをそれぞれ選択して時分割制御で充電できるため、電力の伝達効率を増大させることができる。
【００６０】
代案的に、上述した実施例では電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎが無線電力を電送する役割を果たすものと説明されたが、本発明はこれに限定されるものではなく、充電対象機器２０１，２０２，２０３とのデータ通信を行うこともできる。
【００６１】
このような場合、それぞれの電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０ＮにはＷＬＡＮ（無線ＬＡＮ；Wireless LAN）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）及び磁場通信モデムなどを接続することができる。
【００６２】
図３は、本発明による無線電力伝送装置の無線電力伝送方法を説明するフロー図である。
【００６３】
以下、図３を参照して本発明の無線電力伝送装置の無線電力伝送方法を説明する。
【００６４】
まず、ステップＳ１０において、制御部１６０は無線通信モジュール１５０を制御して、充電対象機器２０１，２０２，２０３を探知する探知信号を送出し、充電対象機器２０１，２０２，２０３を探知する。
【００６５】
すなわち、制御部１６０は、無線通信モジュール１５０を用いて探知信号としてＰｉｎｇ信号を周期的に送出し、それによって受信した反射信号の信号強度に基づいて充電対象機器２０１，２０２，２０３が探知されたか否かを判断する。
【００６６】
ステップＳ２０において、制御部１６０は、探知した充電対象機器２０１，２０２，２０３とデータ通信して充電対象機器２０１，２０２，２０３の充電状態情報を受信する。すなわち、制御部１６０は、無線通信モジュール１５０を用いて探知した充電対象機器２０１，２０２，２０３に対して充電状態情報の送信を命令する信号を伝送し、その命令に充電対象機器２０１，２０２，２０３が応答して充電状態情報が送信されれば、それを受信する。ここで、充電状態情報には、充電対象機器２０１，２０２，２０３を識別する固有の識別コードと必要電力量が含まれる。この場合、制御部１６０はまず、識別コードを受信して充電対象機器であるか否かを把握し、充電対象機器である場合、必要電力量に関する情報を受信する。
【００６７】
ステップＳ３０において、制御部１６０は、充電対象機器２０１，２０２，２０３の充電状態情報に基づいて充電対象機器２０１，２０２，２０３の必要電力量を選定する。
【００６８】
ステップＳ４０において、制御部１６０は、選定した必要電力量に対応する無線電力信号を伝送できる共振周波数の帯域幅を有するで力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎと、それに対応する無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎを選択する。
【００６９】
ステップＳ５０において、制御部１６０は、充電対象機器２０１，２０２，２０３の必要電力量に対応するように無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎを制御して無線電力信号の電力レベルを調整する。
【００７０】
ステップＳ６０において、制御部１６０は、マルチプレクサーマッチングモジュール１４０を制御し、無線電力信号の電力レベルを調整した無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎと、それに対応する電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎを選択的に接続して無線電力信号を伝送する。
【００７１】
このとき、マルチプレクサーマッチングモジュール１４０は、互いに接続された無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎと、電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎとの間のインピーダンスをマッチングし、無線電力信号の伝送効率を高めることができる。
【００７２】
ステップＳ７０からは、無線電力信号が伝達された充電対象機器２０１，２０２，２０３で行われる段階である。ステップＳ８０では、充電対象機器２０１，２０２，２０３の充電状態を判断し、充電が完了していればプロセスを終了する。一方、充電が完了していなければ、ステップＳ９０に進む。
【００７３】
ステップＳ９０で、充電対象機器２０１，２０２，２０３は充電状態情報を更新する。このようにして変更された充電状態情報は、再び無線電力伝送装置１００の制御部１６０に伝送される。
【００７４】
上述したステップＳ２０からＳ６０において、制御部１６０は充電対象機器２０１，２０２，２０３と持続的にデータ通信し、充電対象機器２０１，２０２，２０３の充電が完了するまでプロセスを繰り返す。
【００７５】
一方、ステップＳ１０において、充電対象機器２０１，２０２，２０３が１つ以上探知される場合、ステップＳ２０からステップＳ６０は、時分割制御を用いて多重プロセスとして行われる。
【００７６】
以上、本発明を限定された実施例と図面に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７７】
１００ 無線電力伝送装置
１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎ 電力伝送用アンテナ
１２０ 無線電力信号発生モジュール
１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎ 電力変換モジュール
１４０ マルチプレクサーマッチングモジュール
１５０ 無線通信モジュール
１６０ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯型電子機器や小型家電機器に無線で電力を電送してバッテリーを充電したり、駆動電源として使用できるようにする無線電力伝送装置に関し、より詳しくは、電力伝送を担うアンテナを多重に構成することで、多様な充電対象機器に対して電力伝達効率を最適化できる多重アンテナを使用した無線電力伝送装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
本出願は、２０１１年９月５日出願の韓国特許出願第１０−２０１１−００８９７５２号に基づく優先権を主張し、この出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
【背景技術】
【０００３】
一般に、移動通信端末、ＰＤＡ（携帯情報端末；Personal Digital Assistant）、ＰＭＰ（携帯マルチメディアプレイヤー；Portable Multimedia Player）、ノートパソコンなどのような携帯型電子機器は、ユーザーの利便性を高めるために、駆動電源として再充電可能な二次電池（バッテリー）を使用している。
【０００４】
このようなバッテリーを駆動電源として使用することで、電力供給のための優先環境からユーザーが自由になるため、いっそう便利に製品を使用することができる。
【０００５】
バッテリーは、外部電源により充電することでエネルギーが貯蔵される。このようにバッテリーを充電するために、家庭用商用電源をバッテリーに必要な可用定格電力として供給する別途の有線充電装置が主に使用されている。
【０００６】
有線充電方式は、通常、充電装置の端子とバッテリーの端子とが相互物理的に接触することで電気的に接続される方式が使用されている。
【０００７】
しかし、上記のような方法の電気的接続は、端子が相互物理的に接続する方式であるため、物理的摩耗が生じて接続信頼性が低下することがある。また、接触端子が外部に露出する形態が多く、異物による汚染などで接触状態が悪化しやすいという問題点もある。さらに、水分や湿気が多い環境では、短絡事故の恐れがあり、充電されたエネルギーが消失しやすくなるなどの問題が起こりえる。
【０００８】
このような接触式充電方式の問題点を解決するために、充電装置とバッテリーの端子とが物理的に接触しない方式の無接点充電システムが開示されている。
【０００９】
無接点充電とは、周知のように、１次コイルで磁場の磁束が経時的に変化すれば、その磁場によって隣接した２次コイルに電力が誘導される現象を用いる充電方式である。
【００１０】
図４は、従来の誘導起電力方式の無接点充電装置とバッテリーの構成を示した概略図である。
【００１１】
図４を参照すれば、従来の無接点充電装置１０は、商用交流電源２０から電力の供給を受けて高周波交流電流を出力する高周波電力駆動手段３０、高周波電力駆動手段３０から高周波交流電流が印加されて磁場Ｍを形成する１次コイル４０を備えている。
【００１２】
また、バッテリー５０は、電気エネルギーが充電されるバッテリーセル６０、１次コイル４０で発生した磁場Ｍの鎖交によって高周波交流電流が誘導される２次コイル７０、２次コイル７０に誘導された高周波交流電流を直中電流に変換する整流部８０、及び整流部８０で整流された直流電流をバッテリーセル６０に印加する定電圧／定電流供給部９０を備える。ここで、定電圧／定電流供給部９０はバッテリー充電装置に多く使用される周知の回路素子である。
【００１３】
定電圧／定電流供給部９０は、充電初期にはバッテリーセル６０に電流を一定に供給し、バッテリーセル６０の充電電圧が徐々に増加して特定の基準値を超えれば、電流の供給を減らす一方で、バッテリーセル６０が満充電状態になるまで電圧を一定に維持する機能を有する。
【００１４】
従来の無接点充電装置１０は、誘電起電力の発生のための１次コイル４０が内蔵された無線ベースパッドを備え、無線ベースパッド上に１次コイル４０に対応する２次コイル７０が備えられたバッテリー５０を載置して用いられる。しかしながら、このような方式では、誘導起電力の発生のためのコイルを平面上にしなければならない。また、電力の伝送側と受信側との間に方向性が存在するため、充電対象となるバッテリー５０の位置選定に制約を伴うため、充電対象であるバッテリー５０が載置される位置によって充電効率が変化するという問題が生じる。
【００１５】
また、従来の無接点充電装置１０は、複数の充電対象機器が電力を求める場合、複数の充電対象機器に適合した電力を伝送するための電力変換モジュールを必要とする。電力変換モジュールでは、複数の充電対象機器に電力を供給するため、時分割などの制御アルゴリズムを用いて電力を供給している。
【００１６】
しかし、必要電力量の同じ複数の充電対象機器には適切な電力を伝送することができるが、必要電力量の異なる複数の充電対象機器を充電するためには、複雑な制御アルゴリズムが必要であった。これにより、不要な電力を消費して電力伝達効率が低下するという問題点があった。また、電力変換モジュールの設計において、電力の変換幅が広く設計された場合は、電力変換モジュールの効率が低下するという問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、無線電力の伝送を担うアンテナを多重に構成することで、多様な充電対象機器に対して電力伝送効率を最適化できる多重アンテナを使用した無線電力伝送装置及びその制御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】
【００１８】
上記の課題を解決するため、本発明による無線電力伝送装置は、
共振周波数を使用して無線電力信号を磁気共鳴方式で伝送し、前記共振周波数の帯域幅がそれぞれ異なる少なくとも１つ以上の電力伝送用アンテナと、
前記無線電力信号を生成する無線電力信号発生モジュールと、
前記無線電力信号発生モジュールから生成された無線電力信号の電力レベルを変換し、前記電力伝送用アンテナの共振周波数の帯域幅に対応してそれぞれ異なる電力レベル変換幅を有する少なくとも１つ以上の無線電力変換モジュールと、
前記無線電力変換モジュールと対応する電力伝送用アンテナを選択的に接続するマルチプレクサーマッチングモジュール（Multiplexer matching module）と、
充電対象機器の必要電力量に応じて前記電力伝送用アンテナと前記無線電力変換モジュールとを選択的に接続し、無線電力信号の電力レベルを調整する制御部と、を含むことを特徴とする。
【００１９】
望ましくは、前記無線電力伝送装置が、前記充電対象機器を探知する探知信号を送出し、探知された充電対象機器とデータ通信する無線通信モジュールをさらに含む。
【００２０】
望ましくは、前記制御部が、前記無線通信モジュールを用いて探知された充電対象機器の充電状態情報を受信する。
【００２１】
望ましくは、前記制御部が、前記充電対象機器の充電状態情報に基づいて充電対象機器の必要電力量を選定する。
【００２２】
望ましくは、前記充電対象機器の充電状態情報は、前記充電対象機器を識別する固有の識別コードと必要電力量を含む情報である。
【００２３】
望ましくは、前記制御部が、前記充電対象機器の充電状態情報を持続的にモニタリングし、モニタリング結果によって充電対象機器の必要電力量を再選定し、再選定した必要電力量に応じて無線電力信号の電力レベルを調整する。
【００２４】
望ましくは、前記制御部は、前記充電対象機器が１つ以上の場合、時分割制御を用いてそれぞれの充電対象機器に無線電力信号を伝送する。
【００２５】
望ましくは、前記マルチプレクサーマッチングモジュールが、前記無線電力変換モジュールと前記電力伝送用アンテナとの間のインピーダンスをマッチングする。
【００２６】
上記の課題を解決するため、本発明による無線電力伝送制御方法は、
（ａ）充電対象機器の必要電力量に対応する無線電力信号を伝送できる共振周波数の帯域幅を有する電力伝送用アンテナ、及び、前記電力伝送用アンテナの共振周波数の帯域幅に対応する電力レベル変換幅を有する無線電力変換モジュールを選択する段階と、
（ｂ）前記選択された無線電力変換モジュールを制御して前記充電対象機器の必要電力量に応じて無線電力信号の電力レベルを調整する段階と、
（ｃ）前記選択された無線電力変換モジュールと前記電力伝送用アンテナとを接続して無線電力信号を伝送する段階と、を含むことを特徴とする。
【００２７】
望ましくは、前記（ａ）段階の前に、前記充電対象機器を探知する探知信号を送出して充電対象機器を探知する段階と、前記探知された充電対象機器とデータ通信して充電対象機器の充電状態情報を受信する段階と、をさらに含む。
【００２８】
望ましくは、前記（ａ）段階が、前記充電対象機器の充電状態情報に基づいて充電対象機器の必要電力量を選定する。
【００２９】
望ましくは、前記充電対象機器の充電状態情報は、前記充電対象機器を識別する固有の識別コードと必要電力量を含む情報である。
【００３０】
望ましくは、前記（ｃ）段階の後に、前記充電対象機器の充電状態情報を持続的にモニタリングし、モニタリング結果によって充電対象機器の必要電力量を再選定し、再選定した必要電力量に応じて無線電力信号の電力レベルを調整する段階をさらに含む。
【００３１】
望ましくは、前記（ａ）段階は、前記充電対象機器が１つ以上の場合、時分割制御を用いてそれぞれの充電対象機器に無線電力信号を伝送する。
【００３２】
望ましくは、前記（ｃ）段階が、前記無線電力変換モジュールと電力伝送用アンテナとの間のインピーダンスをマッチングする。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明による無線電力伝送装置を示した概略図である。
【図２】図２は、本発明による無線電力伝送装置の構成を示したブロック図である。
【図３】図３は、本発明による無線電力伝送装置の無線電力伝送方法を説明するフロー図である。
【図４】図４は、従来の誘導起電力方式の無接点充電装置とバッテリーの構成を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。
【００３５】
これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されなければならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明の最も望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
【００３６】
また、本明細書に添付される図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【００３７】
図１は、本発明による無線電力伝送装置を示した概略図であり、図２は、本発明による無線電力伝送装置の構成を示したブロック図であり、図３は、本発明による無線電力伝送装置の無線電力伝送方法を説明するフロー図である。
【００３８】
図１及び図２を参照すれば、本発明による無線電力伝送装置１００は、携帯型電子機器や小型家電機器のような充電対象機器２０１，２０２，２０３に無線で電力を伝送し、この充電対象機器２０１，２０２，２０３のバッテリーを充電したり、駆動電源として使用される装置である。
【００３９】
本発明においては、無線電力伝送装置１００に無線電力を伝送する電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎを少なくとも１つ以上設けたことを特徴とする。
【００４０】
電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎは、共振周波数を使用して無線電力信号を磁気共鳴方式で伝送するか、共振周波数の帯域幅がそれぞれ異なるように設計される。
【００４１】
従来の無線電力伝送装置では、単一の電力伝送用アンテナと単一の無線電力変換モジュールで構成されていたが、本発明では共振周波数の帯域幅がそれぞれ異なる複数の電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎを設け、複数の電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎの共振周波数の帯域幅に最適の電力レベル変換幅を有する複数の無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎを設ける。
【００４２】
これにより、必要電力量がそれぞれ異なる複数の充電対象機器に対して電力伝達効率が低下するという従来の無線電力伝送装置で生じた問題を解決した。また、従来の無線電力伝送装置では電力変換モジュールの電力変換幅を大きく設計しなければならなかったが、この問題も解決した。
【００４３】
すなわち、本発明による無線電力伝送装置１００は、共振周波数の帯域幅がそれぞれ異なる複数の電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎと、それに対応する無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎを設けることで、必要な電力量に最適の電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎと無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎを選択し、これにより無線電力信号の電力レベルを制御できるため、無線電力信号の伝達効率を最適化することができる。
【００４４】
以下、図２を参照して本発明による無線電力伝送装置１００の詳細な構成を説明する。
【００４５】
本発明による無線電力伝送装置１００は、少なくとも１つ以上の電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎと、無線電力信号発生モジュール１２０と、少なくとも１つ以上の無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎと、マルチプレクサーマッチングモジュール（Multiplexer matching module）１４０と、無線通信モジュール１５０と、それぞれの構成要素を制御する制御部１６０と、を父君で構成される。
【００４６】
電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎは非放射型アンテナであって、共振周波数を使用して無線電力信号を磁気共鳴方式で伝送する信号伝達媒体である。複数の電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎは共振周波数の帯域幅がそれぞれ異なる。
【００４７】
無線電力信号発生モジュール１２０は、無線電力伝送が行われるように無線電力信号を生成する。
【００４８】
複数の無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎは、無線電力信号発生モジュール１２０から生成された無線電力信号の電力レベルを変換し、かつ、電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎの共振周波数の帯域幅に対応してそれぞれ異なる電力レベル変換幅を有する。
【００４９】
マルチプレクサーマッチングモジュール１４０は、無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎと対応する電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎを選択的に接続し、互いに接続された無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎと電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎとの間のインピーダンスをマッチングする。
【００５０】
無線通信モジュール１５０は、充電対象機器２０１，２０２，２０３を探知する探知信号を送出し、探知された充電対象機器２０１，２０２，２０３とデータ通信を行う。
【００５１】
制御部１６０は、一種のマイクロプロセッサであって、それぞれの構成要素を全般的に制御し、無線電力伝送のためのプロセスを実行する。
【００５２】
制御部１６０による無線電力伝送のプロセスを以下に示す。
【００５３】
まず、無線通信モジュール１５０を用いて探知された充電対象機器２０１，２０２，２０３とのデータ通信で、充電対象機器２０１，２０２，２０３の充電状態情報を受信し、受信した充電状態情報に基づいて充電対象機器２０１，２０２，２０３の必要電力量を選定する。
【００５４】
その後、制御部１６０は、選定された必要電力量に対応する無線電力信号が伝送できるように、電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎと、それに対応する無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎを選択して無線電力信号の電力レベルを調整する。
【００５５】
次いで、制御部１６０は、マルチプレクサーマッチングモジュール１４０を制御することで、無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎと電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎとを選択的に接続し、無線電力信号を電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎを用いて伝送する。ここで、充電対象機器２０１，２０２，２０３から受信した充電状態情報は、充電対象機器２０１，２０２，２０３を識別する固有の識別コードと必要電力量を含んでいる。
【００５６】
また、制御部１６０は、充電対象機器２０１，２０２，２０３と持続的にデータ通信し、充電対象機器２０１，２０２，２０３の充電状態情報をモニタリングする。制御部１６０は、モニタリング結果によって充電対象機器２０１，２０２，２０３の必要電力量を再選定し、再選定した必要電力量に対応するように、無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎを制御して無線電力信号の電力レベルを調整することで、充電対象機器２０１，２０２，２０３の充電が完了するまで無線電力信号を最適の状態に維持する。
【００５７】
一方、制御部１６０は、充電対象機器２０１，２０２，２０３が１つ以上探知される場合、時分割制御することでそれぞれの充電対象機器２０１，２０２，２０３に無線電力信号が伝送されるように制御する。
【００５８】
このような場合、本発明では、無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎと電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎとが複数設けられているため、それぞれの充電対象機器２０１，２０２，２０３による必要電力量に応じて、無線電力変換モジュール１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎとを選択的に制御でき、無線電力信号の伝達効率を最適化することができる。
【００５９】
例えば、必要電力量が２０Ｗのノートパソコンと、必要電力量が５Ｗの移動通信端末機が同時に探知されて充電が行われる場合、２０Ｗと５Ｗに対応する無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎと電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎとをそれぞれ選択して時分割制御で充電できるため、電力の伝達効率を増大させることができる。
【００６０】
代案的に、上述した実施例では電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎが無線電力を電送する役割を果たすものと説明されたが、本発明はこれに限定されるものではなく、充電対象機器２０１，２０２，２０３とのデータ通信を行うこともできる。
【００６１】
このような場合、それぞれの電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０ＮにはＷＬＡＮ（無線ＬＡＮ；Wireless LAN）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）及び磁場通信モデムなどを接続することができる。
【００６２】
図３は、本発明による無線電力伝送装置の無線電力伝送方法を説明するフロー図である。
【００６３】
以下、図３を参照して本発明の無線電力伝送装置の無線電力伝送方法を説明する。
【００６４】
まず、ステップＳ１０において、制御部１６０は無線通信モジュール１５０を制御して、充電対象機器２０１，２０２，２０３を探知する探知信号を送出し、充電対象機器２０１，２０２，２０３を探知する。
【００６５】
すなわち、制御部１６０は、無線通信モジュール１５０を用いて探知信号としてＰｉｎｇ信号を周期的に送出し、それによって受信した反射信号の信号強度に基づいて充電対象機器２０１，２０２，２０３が探知されたか否かを判断する。
【００６６】
ステップＳ２０において、制御部１６０は、探知した充電対象機器２０１，２０２，２０３とデータ通信して充電対象機器２０１，２０２，２０３の充電状態情報を受信する。すなわち、制御部１６０は、無線通信モジュール１５０を用いて探知した充電対象機器２０１，２０２，２０３に対して充電状態情報の送信を命令する信号を伝送し、その命令に充電対象機器２０１，２０２，２０３が応答して充電状態情報が送信されれば、それを受信する。ここで、充電状態情報には、充電対象機器２０１，２０２，２０３を識別する固有の識別コードと必要電力量が含まれる。この場合、制御部１６０はまず、識別コードを受信して充電対象機器であるか否かを把握し、充電対象機器である場合、必要電力量に関する情報を受信する。
【００６７】
ステップＳ３０において、制御部１６０は、充電対象機器２０１，２０２，２０３の充電状態情報に基づいて充電対象機器２０１，２０２，２０３の必要電力量を選定する。
【００６８】
ステップＳ４０において、制御部１６０は、選定した必要電力量に対応する無線電力信号を伝送できる共振周波数の帯域幅を有するで力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎと、それに対応する無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎを選択する。
【００６９】
ステップＳ５０において、制御部１６０は、充電対象機器２０１，２０２，２０３の必要電力量に対応するように無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎを制御して無線電力信号の電力レベルを調整する。
【００７０】
ステップＳ６０において、制御部１６０は、マルチプレクサーマッチングモジュール１４０を制御し、無線電力信号の電力レベルを調整した無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎと、それに対応する電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎを選択的に接続して無線電力信号を伝送する。
【００７１】
このとき、マルチプレクサーマッチングモジュール１４０は、互いに接続された無線電力変換モジュール１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎと、電力伝送用アンテナ１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎとの間のインピーダンスをマッチングし、無線電力信号の伝送効率を高めることができる。
【００７２】
ステップＳ７０からは、無線電力信号が伝達された充電対象機器２０１，２０２，２０３で行われる段階である。ステップＳ８０では、充電対象機器２０１，２０２，２０３の充電状態を判断し、充電が完了していればプロセスを終了する。一方、充電が完了していなければ、ステップＳ９０に進む。
【００７３】
ステップＳ９０で、充電対象機器２０１，２０２，２０３は充電状態情報を更新する。このようにして変更された充電状態情報は、再び無線電力伝送装置１００の制御部１６０に伝送される。
【００７４】
上述したステップＳ２０からＳ６０において、制御部１６０は充電対象機器２０１，２０２，２０３と持続的にデータ通信し、充電対象機器２０１，２０２，２０３の充電が完了するまでプロセスを繰り返す。
【００７５】
一方、ステップＳ１０において、充電対象機器２０１，２０２，２０３が１つ以上探知される場合、ステップＳ２０からステップＳ６０は、時分割制御を用いて多重プロセスとして行われる。
【００７６】
以上、本発明を限定された実施例と図面に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７７】
１００ 無線電力伝送装置
１１０Ａ，１１０Ｂ，・・・１１０Ｎ 電力伝送用アンテナ
１２０ 無線電力信号発生モジュール
１３０Ａ，１３０Ｂ，・・・１３０Ｎ 電力変換モジュール
１４０ マルチプレクサーマッチングモジュール
１５０ 無線通信モジュール
１６０ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振周波数を使用して無線電力信号を磁気共鳴方式で伝送し、前記共鳴周波数の帯域幅がそれぞれ異なる少なくとも１つ以上の電力伝送用アンテナと、
前記無線電力信号を生成する無線電力信号発生モジュールと、
前記無線電力信号発生モジュールから生成された無線電力信号の電力レベルを変換し、前記電力伝送用アンテナの共振周波数の帯域幅に対応してそれぞれ異なる電力レベル変換幅を有する少なくとも１つ以上の無線電力変換モジュールと、
前記無線電力変換モジュールと対応する電力伝送用アンテナを選択的に接続するマルチプレクサーマッチングモジュールと、
充電対象機器の必要電力量に応じて前記電力伝送用アンテナと前記無線電力変換モジュールとを選択的に接続して、無線電力信号の電力レベルを調整する制御部と、
を含むことを特徴とする無線電力伝送装置。
【請求項２】
前記充電対象機器を探知する探知信号を送出し、探知された充電対象機器とデータ通信する無線通信モジュールをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送装置。
【請求項３】
前記制御部が、前記無線通信モジュールを用いて探知された充電対象機器の充電状態情報を受信することを特徴とする請求項２に記載の無線電力伝送装置。
【請求項４】
前記制御部が、前記充電対象機器の充電状態情報に基づいて充電対象機器の必要電力量を選定することを特徴とする請求項３に記載の無線電力伝送装置。
【請求項５】
前記充電対象機器の充電状態情報は、前記充電対象機器を識別する固有の識別コードと必要電力量を含む情報であることを特徴とする請求項４に記載の無線電力伝送装置。
【請求項６】
前記制御部が、前記充電対象機器の充電状態情報を持続的にモニタリングし、モニタリング結果によって充電対象機器の必要電力量を再選定し、再選定した必要電力量に応じて無線電力信号の電力レベルを調整することを特徴とする請求項４に記載の無線電力伝送装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記充電対象機器が１つ以上の場合、時分割制御を用いてそれぞれの充電対象機器に無線電力信号を伝送することを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送装置。
【請求項８】
前記マルチプレクサーマッチングモジュールが、前記無線電力変換モジュールと前記電力伝送用アンテナとの間のインピーダンスをマッチングすることを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送装置。
【請求項９】
（ａ）充電対象機器の必要電力量に対応する無線電力信号を伝送できる共振周波数の帯域幅を有する電力伝送用アンテナ、及び、前記電力伝送用アンテナの共振周波数の帯域幅に対応する電力レベル変換幅を有する無線電力変換モジュールを選択する段階と、
（ｂ）前記選択された無線電力変換モジュールを制御して前記充電対象機器の必要電力量に応じて無線電力信号の電力レベルを調整する段階と、
（ｃ）前記選択された無線電力変換モジュールと前記電力伝送用アンテナとを接続して無線電力信号を伝送する段階と、
を含むことを特徴とする無線電力伝送制御方法。
【請求項１０】
前記（ａ）段階の前に、
前記充電対象機器を探知する探知信号を送出して充電対象機器を探知する段階と、
前記探知された充電対象機器とデータ通信して充電対象機器の充電状態情報を受信する段階と、
をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の無線電力伝送制御方法。
【請求項１１】
前記（ａ）段階が、前記充電対象機器の充電状態情報に基づいて充電対象機器の必要電力量を選定することを特徴とする請求項１０に記載の無線電力伝送制御方法。
【請求項１２】
前記充電対象機器の充電状態情報は、前記充電対象機器を識別する固有の識別コードと必要電力量を含む情報であることを特徴とする請求項１１に記載の無線電力伝送制御方法。
【請求項１３】
前記（ｃ）段階の後に、前記充電対象機器の充電状態情報を持続的にモニタリングし、モニタリング結果によって充電対象機器の必要電力量を再選定し、再選定した必要電力量に応じて無線電力信号の電力レベルを調整する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の無線電力伝送制御方法。
【請求項１４】
前記（ａ）段階は、前記充電対象機器が１つ以上の場合、時分割制御を用いてそれぞれの充電対象機器に無線電力信号を伝送することを特徴とする請求項９に記載の無線電力伝送制御方法。
【請求項１５】
前記（ｃ）段階が、前記無線電力変換モジュールと電力伝送用アンテナとの間のインピーダンスをマッチングすることを特徴とする請求項９に記載の無線電力伝送制御方法。
【請求項１】
共振周波数を使用して無線電力信号を磁気共鳴方式で伝送し、前記共鳴周波数の帯域幅がそれぞれ異なる少なくとも１つ以上の電力伝送用アンテナと、
前記無線電力信号を生成する無線電力信号発生モジュールと、
前記無線電力信号発生モジュールから生成された無線電力信号の電力レベルを変換し、前記電力伝送用アンテナの共振周波数の帯域幅に対応してそれぞれ異なる電力レベル変換幅を有する少なくとも１つ以上の無線電力変換モジュールと、
前記無線電力変換モジュールと対応する電力伝送用アンテナを選択的に接続するマルチプレクサーマッチングモジュールと、
充電対象機器の必要電力量に応じて前記電力伝送用アンテナと前記無線電力変換モジュールとを選択的に接続して、無線電力信号の電力レベルを調整する制御部と、
を含むことを特徴とする無線電力伝送装置。
【請求項２】
前記充電対象機器を探知する探知信号を送出し、探知された充電対象機器とデータ通信する無線通信モジュールをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送装置。
【請求項３】
前記制御部が、前記無線通信モジュールを用いて探知された充電対象機器の充電状態情報を受信することを特徴とする請求項２に記載の無線電力伝送装置。
【請求項４】
前記制御部が、前記充電対象機器の充電状態情報に基づいて充電対象機器の必要電力量を選定することを特徴とする請求項３に記載の無線電力伝送装置。
【請求項５】
前記充電対象機器の充電状態情報は、前記充電対象機器を識別する固有の識別コードと必要電力量を含む情報であることを特徴とする請求項４に記載の無線電力伝送装置。
【請求項６】
前記制御部が、前記充電対象機器の充電状態情報を持続的にモニタリングし、モニタリング結果によって充電対象機器の必要電力量を再選定し、再選定した必要電力量に応じて無線電力信号の電力レベルを調整することを特徴とする請求項４に記載の無線電力伝送装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記充電対象機器が１つ以上の場合、時分割制御を用いてそれぞれの充電対象機器に無線電力信号を伝送することを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送装置。
【請求項８】
前記マルチプレクサーマッチングモジュールが、前記無線電力変換モジュールと前記電力伝送用アンテナとの間のインピーダンスをマッチングすることを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送装置。
【請求項９】
（ａ）充電対象機器の必要電力量に対応する無線電力信号を伝送できる共振周波数の帯域幅を有する電力伝送用アンテナ、及び、前記電力伝送用アンテナの共振周波数の帯域幅に対応する電力レベル変換幅を有する無線電力変換モジュールを選択する段階と、
（ｂ）前記選択された無線電力変換モジュールを制御して前記充電対象機器の必要電力量に応じて無線電力信号の電力レベルを調整する段階と、
（ｃ）前記選択された無線電力変換モジュールと前記電力伝送用アンテナとを接続して無線電力信号を伝送する段階と、
を含むことを特徴とする無線電力伝送制御方法。
【請求項１０】
前記（ａ）段階の前に、
前記充電対象機器を探知する探知信号を送出して充電対象機器を探知する段階と、
前記探知された充電対象機器とデータ通信して充電対象機器の充電状態情報を受信する段階と、
をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の無線電力伝送制御方法。
【請求項１１】
前記（ａ）段階が、前記充電対象機器の充電状態情報に基づいて充電対象機器の必要電力量を選定することを特徴とする請求項１０に記載の無線電力伝送制御方法。
【請求項１２】
前記充電対象機器の充電状態情報は、前記充電対象機器を識別する固有の識別コードと必要電力量を含む情報であることを特徴とする請求項１１に記載の無線電力伝送制御方法。
【請求項１３】
前記（ｃ）段階の後に、前記充電対象機器の充電状態情報を持続的にモニタリングし、モニタリング結果によって充電対象機器の必要電力量を再選定し、再選定した必要電力量に応じて無線電力信号の電力レベルを調整する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の無線電力伝送制御方法。
【請求項１４】
前記（ａ）段階は、前記充電対象機器が１つ以上の場合、時分割制御を用いてそれぞれの充電対象機器に無線電力信号を伝送することを特徴とする請求項９に記載の無線電力伝送制御方法。
【請求項１５】
前記（ｃ）段階が、前記無線電力変換モジュールと電力伝送用アンテナとの間のインピーダンスをマッチングすることを特徴とする請求項９に記載の無線電力伝送制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−５５８７９（Ｐ２０１３−５５８７９Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１９３１２４（Ｐ２０１２−１９３１２４）
【出願日】平成２４年９月３日（２０１２．９．３）
【出願人】（５１０２５４９８２）エルエス ケーブル リミテッド (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月３日（２０１２．９．３）
【出願人】（５１０２５４９８２）エルエス ケーブル リミテッド (3)
【Ｆターム（参考）】
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