本发明涉及一种无线电力中继装置以及利用该无线电力中继装置的无线电力传输系统。
背景技术：
：：无线电力传输是指用无线方式来代替现有的有线方式的电力线并且对家电设备或电动汽车供应电源的技术，无需利用电源电缆将需要电源的装置连接在电源插座上，通过无线即可充电，因此相关研究进行得很活跃。无线电力传输技术大致有磁感应方式、磁共振方式以及微波方式。微波方式是通过天线辐射诸如微波的超高频率的电磁波来传输电力的技术，虽然能够进行远距离无线电力传输，但是需考虑电磁波引起的安全问题。磁感应方式是利用邻近线圈之间的磁感应耦合的技术，两个输电/受电线圈之间的距离为几cm以内，两个线圈的排列条件会大大影响传输效率。磁共振方式是通过共振耦合(resonantcoupling)在彼此隔开的两个共振器之间传递非辐射型磁能的技术，当输电/受电线圈之间的距离为1～2m时，能够进行无线电力传输，相对于磁感应方式，两个线圈的排列比较自由，利用中继线圈能够扩大可以进行无线充电的范围。但是，当利用中继线圈将无线电力发送器生成的磁场中继到无线电力接收器时，根据线圈的K值、Q值的特征，磁通量之和(fluxsum)在部分中继线圈减小，会出现充电不足的情形。与此相关，韩国公开专利第2012-0040779号的发明涉及通过磁共振方式收发电源信号的无线电力传输装置，公开了如下结构：具备基础线圈以及多个中继线圈，并且所述中继线圈的匝数大于所述基础线圈的匝数。但是，韩国公开专利第2012-0040779号的发明是使用多个相同中继线圈的结构，没有提及在中继线圈系统上的任意位置无法传输电力或效率急剧下降的问题及其解决方法。另外，韩国授权权利第1118471号的发明涉及磁感应方式的无线电力传输，述及由两种导电性电线构成收发线圈。但是，韩国授权权利第1118471号的发明的收发线圈并非为中继线圈，没有提及在中继线圈系统上的任意位置无法传输电力或效率急剧下降的问题及其解决方法。另外，日本公开专利第2012-075304号的发明涉及磁共振型无线电力传输的中继元件，公开了多个中继线圈沿着表面方向排列的结构，其主要目的在于提高中继效率。但是，日本公开专利第2012-075304号的发明没有提及在中继线圈系统上的任意位置无法传输电力或效率急剧下降的问题及其解决方法。技术实现要素：所要解决的技术问题本发明的主要目的在于，提供一种无线电力中继装置以及无线电力传输系统，在多个中继线圈中的传输效率比其余中继线圈更低的传输效率降低区间，配置传输效率比其余中继线圈更高的中继线圈，从而能够防止电力传输效率在传输效率降低区间急剧降低。本发明的目的不限于上述提及的目的，通过下面的记载能够明确理解未提及的其他目的。技术方案本发明的一实施例涉及的无线电力中继装置用于中继由无线电力发送装置生成的磁场，所述无线电力中继装置具备捕捉并中继所述磁场的多个中继线圈，当发生传输效率降低区间时，所述多个中继线圈中的配置在所述传输效率降低区间的至少一个中继线圈以与其余中继线圈所中继的所述磁场的相位不同的相位中继所述磁场，其中，所述传输效率降低区间是指，中继线圈中自所述无线电力发送装置隔着距离配置的第一中继线圈的传输效率低于与所述第一中继线圈相邻且位于比所述第一中继线圈更远距离处的第二中继线圈的传输效率的区间。根据本发明，所述至少一个中继线圈可以与所述其余中继线圈相邻配置。根据本发明，所述至少一个中继线圈可以具有比所述其余中继线圈更大的耦合系数。根据本发明，所述至少一个中继线圈可以由多个线圈构成。根据本发明，所述至少一个中继线圈可以由内径不同的多个线圈构成，在内径不同的所述多个线圈中，内径小于其他线圈的内侧线圈可以配置在内径大于其他线圈的外侧线圈的内部。根据本发明，当所述多个中继线圈自所述无线电力发送装置起配置成一列时，所述传输效率降低区间是配置在自所述无线电力发送装置最远距离处的中继线圈的紧前方的中继线圈所处的区间，所述至少一个中继线圈可以处于所述传输效率降低区间。根据本发明，所述至少一个中继线圈可以具有比所述其余中继线圈更大的耦合系数。根据本发明，所述至少一个中继线圈可以由多个线圈构成。根据本发明，所述至少一个中继线圈可以由内径不同的多个线圈构成，在内径不同的所述多个线圈中，内径小于其他线圈的内侧线圈可以配置在内径大于其他线圈的外侧线圈的内部。根据本发明，当所述多个中继线圈配置在平面上时，所述传输效率降低区间是从最靠近所述无线电力发送装置的中继线圈起以奇数跳(hop)距离隔开配置的中继线圈所处的区间，所述至少一个中继线圈可以处于所述传输效率降低区间。根据本发明，所述至少一个中继线圈可以具有比所述其余中继线圈更大的耦合系数。根据本发明，所述至少一个中继线圈可以由多个线圈构成。根据本发明，所述至少一个中继线圈可以由内径不同的多个线圈构成，在内径不同的所述多个线圈中，内径小于其他线圈的内侧线圈可以配置在内径大于其他线圈的外侧线圈的内部。本发明的一实施例涉及的无线电力传输系统包括：无线电力发送装置，通过磁场传输电力；以及，无线电力中继装置，由捕捉并中继所述磁场的多个中继线圈构成，当发生传输效率降低区间时，所述多个中继线圈中的配置在所述传输效率降低区间的至少一个中继线圈以与其余中继线圈所中继的所述磁场的相位不同的相位中继所述磁场，所述传输效率降低区间是指多个中继线圈中自所述无线电力发送装置隔着距离配置的第一中继线圈的传输效率低于与所述第一中继线圈相邻且位于比所述第一中继线圈更远距离处的第二中继线圈的传输效率的区间。根据本发明，所述至少一个中继线圈可以与所述其余中继线圈相邻配置。根据本发明，所述至少一个中继线圈可以具有比所述其余中继线圈更大的耦合系数。根据本发明，所述至少一个中继线圈可以由多个线圈构成。根据本发明，所述至少一个中继线圈可以由内径不同的多个线圈构成，在内径不同的所述多个线圈中，内径小于其他线圈的内侧线圈可以配置在内径大于其他线圈的外侧线圈内部。根据本发明，当所述多个中继线圈自所述无线电力发送装置起配置成一列时，所述传输效率降低区间是配置在自所述无线电力发送装置最远的中继线圈的紧前方的中继线圈所处的区间，所述至少一个中继线圈可以处于所述传输效率降低区间。根据本发明，所述至少一个中继线圈可以具有比所述其余中继线圈更大的耦合系数。根据本发明，所述至少一个中继线圈可以由多个线圈构成。根据本发明，所述至少一个中继线圈可以由内径不同的多个线圈构成，在内径不同的所述多个线圈中，内径小于其他线圈的内侧线圈可以配置在内径大于其他线圈的外侧线圈的内部。根据本发明，当所述多个中继线圈配置在平面上时，所述传输效率降低区间是从最靠近所述无线电力发送装置的中继线圈起以奇数跳(hop)距离隔开配置的中继线圈所处的区间，所述至少一个中继线圈可以处于所述传输效率降低区间。根据本发明，所述至少一个中继线圈可以具有比所述其余中继线圈更大的耦合系数。根据本发明，所述至少一个中继线圈可以由多个线圈构成。根据本发明，所述至少一个中继线圈可以由内径不同的多个线圈构成，在内径不同的所述多个线圈中，内径小于其他线圈的内侧线圈可以配置在内径大于其他线圈的外侧线圈的内部。有益效果根据本发明的技术方案之一，能够防止传输效率在由多个中继线圈构成的无线电力中继装置中急剧降低的现象。附图说明图1是本发明的一实施例涉及的无线电力传输系统的概略示意图。图2a以及2b是示出本发明的一实施例涉及的无线电力中继装置中中继线圈的内部结构以及结构电路的图。图3是示出无线电力发送装置和具有排列成一列的多个第一中继线圈部的无线电力中继装置的示意图。图4a以及4b是示出本发明的一实施例涉及的无线电力中继装置中可变相位中继线圈的内部结构的一例的图。图5是示出具备配置成一维的无线电力中继装置的无线电力传输系统的图。图6是示出具备配置成二维的无线电力中继装置的无线电力传输系统的图。图7是示出中继线圈配置成4×4排列的位置的示意图。具体实施方式本发明可进行多种变更，并且可以具有多种实施例，将多个特定实施例示于附图中，并通过详细的描述，对其进行详细说明。但是，应当理解，这并非旨在将本发明限定于特定的实施方式，涵盖包含在本发明的思想以及技术范围内的所有变更、等同物以及替代物。在对本发明进行描述时，如果认为相关的公知技术的具体说明有可能使本发明的要旨不清楚，则省略对其的详细描述。另外，本说明书的描述过程中所使用的数字(例如，第一、第二等)不过是将一个构成要素区别于另一构成要素的辨别记号。另外，应当理解，本说明书中涉及一构成要素与另一构成要素“连接”或“衔接”等时，所述一构成要素有可能直接连接或直接衔接在所述另一构成要素，但是只要不存在特别相反的记载，也有可能通过中间的其他构成要素进行连接或衔接。在本说明书中，无线电力接收装置是安装了充电电池的电气/电子装置或是与外部的电气/电子装置相连并对其供给充电电力的装置，可以是诸如手机、智能手机(smartphone)、笔记本电脑(laptopcomputer)、数字终端播放器、掌上电脑(PDA：PersonalDigitalAssistants)、便携式多媒体播放器(PMP：PortableMultimediaPlayer)、导航仪(Navigation)等移动终端，或可以是壁挂TV、支架、电子相册、清洁机等电子设备。下面，将参照附图对用于实施本发明的具体内容进行说明。图1是本发明的一实施例涉及的无线电力传输系统的概略示意图。如图1所示，本发明的无线电力传输系统包括无线电力发送装置100和由一个以上的中继线圈构成的无线电力中继装置200。无线电力中继装置200配置在自无线电力发送装置100至无线电力接收装置300的路径上，利用磁共振方式，向无线电力接收装置300中继电信号。无线电力发送装置100为了传输电力而生成磁场，无线电力中继装置200利用被所述磁场磁共振的多个中继线圈，将磁场中继到无线电力接收装置300。无线电力接收装置300与通过所述无线电力中继装置200中继的磁场耦合，从而生成存储在内部或进行消耗的输出电力。无线电力发送装置100、无线电力中继装置200以及无线电力接收装置300构成为在特定频率下的相互共振关系，当相邻装置之间的共振频率相同或近似时，相邻装置之间的共振频率相同或近似时，两者之间的输电效率反比于相邻距离的平方。无线电力发送装置100具备作为电力传输单元的输电线圈100，将外部的输入电源10转换为所需频率的RF电力信号后，将其施加到所述输电线圈110，从而在输电线圈110周围生成磁场。无线电力接收装置300具备作为电力接收单元的受电线圈310，通过与所述输电线圈110或相邻的无线电力中继装置200的中继线圈在特定频率下以共振状态耦合的受电线圈310，从所述磁场接收RF电力信号。所接收的RF电力信号将转换为直流电力输出，用作无线电力接收装置300的驱动电力，或供应至电池或外部的负载装置400。无线电力中继装置200由一个以上的中继线圈构成，各中继线圈可以按照规定的间隔配置。所述中继线圈的直径以及匝数可以设置成能够最大化无线电力传输的传输效率。如图2a所示，各中继线圈可以由按照任意匝数卷绕而成的线圈210以及并联连接在线圈并用于共振以及阻抗匹配的电容器220构成。图2b中示出，包括所述图2a的线圈210和其内部电阻230以及电容器220的等效电路。由中继线圈运行的共振频率可以通过调节线圈210的L值以及电容器220的C值来进行设定。例如，测定内部线圈210的L值，并决定所需的共振频率后，调节电容器220的C值，从而可以将共振频率设定为所需的频率。如上所述，当利用多个中继线圈构成无线电力中继装置200时，由于周边线圈的影响，在部分中继线圈中会发生充电效率降低的现象。将这样的充电效率降低的位置称作传输效率降低区间或中继孔洞(hole)，在传输效率降低区间，由于传输至无线电力接收装置300的电力不足，可能会充电延迟或无法充电。由于受到来自周边中继线圈的影响，例如，中继线圈的Q值或无线电力接收装置300的频率或周边中继线圈的配置形状等影响，随着磁通量(flux)之和(sum)在部分中继线圈减小，会发生这样的传输效率降低区间。表1自无线电力发送装置起的中继线圈传输效率20-16820-26620-36520-46420-56220-65820-75420-85020-91520-1048表1示出如图3所示的排列成一列的中继线圈在无线电力中继装置中的传输效率。参照图3以及表1，无线电力中继装置20由十个中继线圈20-1、20-2、...、20-10构成，无线电力中继装置20的一侧可以配置有无线电力发送装置100。即，中继线圈20-1配置成最靠近无线电力发送装置100，沿着远离无线电力发送装置100的方向，可以自中继线圈20-1起排列成一列的中继线圈20-2、...、20-10。构成无线电力中继装置20的十个中继线圈20-1、20-2、...、20-10可以均具有相同的匝数、阻抗、电容、耦合系数。此时，如表1所示，各中继线圈20-1、20-2、...、20-10的无线电力传输效率会随着与无线电力发送装置100隔开而按顺序减小。但是，在与无线电力发送装置100最远的中继线圈20-10前端配置的中继线圈20-9的传输效率(传输效率为15％)比与无线电力传输装置100最远的中继线圈20-10的传输效率(传输效率为48％)更低。即，在多个中继线圈20-1、20-2、...20-10中的相邻两个中继线圈中，可以将与无线电力发送装置100更近的中继线圈称作第一中继线圈，并且可以将与所述第一中继线圈相比离无线电力发送装置100更远的中继线圈称作第二中继线圈，其中，相邻两个中继线圈是指所述两个中继线圈彼此上下或左右配置。参照表1可知，尽管第一中继线圈20-9配置成与第二中继线圈20-10相比离无线电力发送装置100更近，所述第一中继线圈20-9是作为多个中继线圈中的任意一个中继线圈，所述第二中继线圈20-10与所述第一中继线圈20-9相邻配置，但是第一中继线圈20-9的传输效率比第二中继线圈20-10的传输效率更小。这是由于前面所述的在与无线电力发送装置100最远的中继线圈20-10前端配置的中继线圈20-9受到来自周边的中继线圈的影响，导致磁通量之和急剧减小。一方面，由于从周边两个以上的中继线圈接收的磁场的相互不同的位相差，发生相消干涉效应。式1：Zin∝ω2·Min2其中，Min表示发生中继孔洞的中继线圈和与其相邻的中继线圈之间的互感。因此，通过适当调节发生中继孔洞的传输效率降低区间的互感，能够去除传输效率降低区间的产生。此时，传输效率降低区间的互感的调节可以通过调节与相应区间的中继线圈有关的耦合系数K来实现。这样，在构成无线电力中继装置的多个中继线圈中，为了在传输效率降低区间调节互感而具有与其余中继线圈不同的耦合系数K的中继线圈称作可变相位中继线圈。除可变相位中继线圈以外的其余中继线圈均可以具有相同的耦合系数K。换言之，本发明的实施例涉及的无线电力中继装置由多个中继线圈构成，多个中继线圈中的可变相位中继线圈可以中继磁场并且中继的所述磁场与其余中继线圈所中继的磁场不同。为了使由可变相位中继线圈中继的磁场相位与其余中继线圈所中继的磁场的相位不同，可变相位中继线圈可以具有比其余中继线圈更大的耦合系数。图4a以及4b示出这种具有与相邻中继线圈不同的耦合系数K的可变相位中继线圈210、210′的结构。如图4a以及4b所示，可变相位中继线圈210、210′除与其余中继线圈相同的线圈210-1(以下称作外侧线圈)以外，还可以在内侧配置有比所述外侧线圈的内径更小的其他线圈210-2(以下称作内侧线圈)。此时，如图4a所示，可以实现为外侧线圈210-1和内侧线圈210-2未连接的独立的线圈形状，或者，如图4b所示，也可以实现为外侧线圈210-1和内侧线圈210-2连接的形状。可变相位中继线圈210的外部线圈210-1以及内部线圈210-2可以分别具有不同的耦合系数K1、K2，因此，可变相位中继线圈210的总耦合系数netK具有与其余中继线圈(第一中继线圈部)的耦合系数不同的值。其中，尽管将可变相位中继线圈210描述为具有双重线圈结构，但是并非必须为双重线圈，还可以构成为由内径不同的三个以上线圈重叠的多重线圈形状。一方面，根据无线电力中继装置200的中继线圈的配置方式，可以在不同的位置发生配置有可变相位中继线圈210的传输效率降低区间。图5示出了多个中继线圈配置成一维时的无线电力中继装置200。参照图5，无线电力中继装置200是自与无线电力发送装置100相邻的区间200-1起按顺序配置有总计N+1个中继线圈200-1～200-(n+1)的(N+1、1)中继系统，此时，在与无线电力发送装置100最远的中继线圈200-(n+1)的前端配置的中继线圈200-n中会发生中继孔洞。这是由于磁通量之和因来自中继线圈200-(n+1)的反射波和来自中继线圈200-(n-1)的磁场而急剧减小。因此，这种配置成一维的无线电力中继装置200将与无线电力发送装置100最远的中继线圈的前端配置的中继线圈设置成可变相位中继线圈210，从而在无线电力中继装置200中能够抑制中继孔洞的发生。表2自无线电力发送装置起的中继线圈传输效率200-168200-266200-365200-464200-563200-660200-756200-853210-952200-1050表2示出，在由第一中继线圈部和可变相位中继线圈构成的无线电力中继装置中的传输效率。参照表2，无线电力中继装置由排列成一列的10个中继线圈构成，所述中继线圈可以由九个中继线圈200-1、200-2、200-3、...、200-8、200-10和一个可变相位中继线圈200-9构成。如前面所述，可变相位中继线圈200-9具有与其余中继线圈200-1、200-2、200-3、...、200-8、200-10不同的耦合系数，并且可以配置在相当于中继孔洞的区间，即与无线电力发送装置100最远的中继线圈200-10的前端。如表2所示，可以确认的时，在配置在相当于中继孔洞的区间的可变相位中继线圈210-9，电力传输效率没有降低。一方面，图6示出多个中继线圈配置成二维的时的无线电力中继装置200。参照图6，无线电力中继装置200可以是自与无线电力发送装置100相邻的区间200-11起配置成二维的正方形或直角四边形结构的(M、N)中继系统。为了便于说明，图6中示出(4、4)结构。此时，配置成二维的各中继线圈可以与周边的至少两个以上的中继线圈磁性耦合，因此与配置成一维时相比，可以在更多的区间发生中继孔洞。此时，发生中继孔洞的传输效率降低区间可以是以最靠近无线电力发送装置100的中继线圈200-11为基准沿着前后左右隔开的跳(hop)数为奇数的中继线圈。例如，在图6的情形下，配置从中继线圈200-11隔开的跳数为1的中继线圈210-12、210-21、隔开的跳数为3的中继线圈210-14、210-23、210-32、210-41、隔开的跳数为5的中继线圈210-34、210-43的位置成为传输效率降低区间的可能性很高。因此，通过在所涉及的传输效率降低区间配置可变相位中继线圈210，能够抑制在无线电力中继线圈200中发生中继孔洞。表3中继线圈位置传输效率1传输效率2116260122657135853142445212858225856232551245552315650323345335248342050412348425456431545445053表3表示中继线圈配置成4×4排列的无线电力中继装置的传输效率，图7是示出中继线圈配置成4×4排列的位置的示意图。即，参照表3以及图7，中继线圈位置11是最靠近无线电力传输装置100的位置，中继线圈位置12、13、14自中继线圈位置11起按顺序排列为一列。另外，中继线圈位置21、22、23、24分别排列在中继线圈位置11、12、13、14上，中继线圈位置31、32、33、34分别排列在中继线圈位置21、22、23、24上，中继线圈位置41、42、43、44分别排列在中继线圈位置31、32、33、34上。表3中，传输效率1是在所述所有中继线圈位置11、12、...、43、44分别配置有中继线圈200时各中继线圈200的传输效率，如图6所示，传输效率2是当发生中继孔洞的传输效率降低区间配置有可变相位中继线圈210并且其余位置配置有其余中继线圈200时各其余中继线圈200以及可变相位中继线圈210的传输效率。参照表3，可以确认的是，在所有中继线圈位置11、12、...、43、44配置具有相同耦合系数的第一中继线圈部200时，在从最靠近无线电力发送装置100的中继线圈起隔着奇数跳(hop)距离配置的中继线圈中发生中继孔洞，因而传输效率减小。与此相反，在发生中继孔洞的位置配置可变相位中继线圈210时，如表3的传输效率2所示，中继孔洞中的传输效率降低现象得以改善。通过上述结构，本发明的无线电力中继装置在多个中继线圈中的传输效率降低区间配置可变相位中继线圈，从而能够防止在该区间电力传输效率的急剧降低。以上描述不过是示例性地描述本发明的技术思想，本发明所属
技术领域：
：的技术人员在不超出本发明本质特性的范围内可进行多种修改以及变形。因此，本发明所公开的多个实施例并非旨在限定本发明的技术思想，而是用于说明，本发明的技术思想的范围并非被这样的实施例所限定。本发明的保护范围以权利要求书为准，与其等同范围内的全部技术思想应当解释为均包含在本发明的保护范围内。当前第1页1 2 3 当前第1页1 2 3