KR101562354B1 - wireless energy transmission system using laser for moving object - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동객체용 무선전력 전송 시스템에 관한 것으로서, 이동객체를 향하는 방향을 따라 추종할 수 있도록 메인 프레임에 회동가능하게 설치된 메인 트랙킹모듈과, 메인 트랙킹 모듈에 탑재되며 상호 독립적으로 광을 출사하는 복수개의 광출사유니트와, 이동객체와 무선 통신을 수행하는 메인 통신부와, 메인 통신부를 통해 이동객체의 위치정보를 수신하여 광출사 유니트들에서 출사되는 광이 이동객체의 광수신 타겟을 향해 출사되도록 광출사유니트와 메인 트랙킹 모듈의 구동을 제어하는 메인 제어부를 구비하고, 이동객체는 광출사유니트에서 출사된 광에 대한 포커싱 에러정보를 메인통신부를 통해 제공하도록 되어 있다. 이러한 이동객체용 무선전력 전송 시스템에 의하면, 광원 각각의 지향방향을 이동객체의 수신 타겟에 맞게 조정할 수 있어 포커싱 효율을 높일 수 있으면서 광집속을 위한 광손실이 발생되지 않는 장점을 제공한다.The present invention relates to a wireless power transmission system for a moving object, comprising: a main tracking module rotatably mounted on a main frame so as to follow a direction toward a moving object; a main tracking module mounted on the main tracking module, A main communication unit for performing wireless communication with the moving object; a receiving unit for receiving the position information of the moving object through the main communication unit so that light emitted from the light emitting units is emitted toward the light receiving target of the moving object; And a main control unit for controlling driving of the light output unit and the main tracking module. The moving object is provided to provide focusing error information on light emitted from the light output unit through the main communication unit. According to the wireless power transmission system for moving objects, the direction of each of the light sources can be adjusted to the receiving target of the moving object, thereby improving the focusing efficiency and preventing light loss for optical focusing.

Description

이동객체용 무선전력 전송 시스템{wireless energy transmission system using laser for moving object} [0001] The present invention relates to a wireless power transmission system for moving objects,

본 발명은 이동객체용 무선전력 전송 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 이동객체로의 빔 포커싱 효율을 높일 수 있도록 된 이동객체용 무선전력 전송 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wireless power transmission system for a moving object, and more particularly, to a wireless power transmission system for a moving object capable of increasing beam focusing efficiency to a moving object.

무선으로 전기 에너지를 원하는 기기로 전달하는 무선전력송신 기술(wireless power transmission)은 다양하게 개발되어 이용되고 있고, 국내 공개특허 제10-2011-0137964호에는 라디오파를 방사하여 전기에너지를 전송하는 방식이 개시되어 있다.A wireless power transmission technique for delivering electric energy to a desired device wirelessly has been developed and used variously, and Korean Patent Laid-Open No. 10-2011-0137964 discloses a technique of transmitting electric energy by radiating radio waves .

그런데, 이러한 라디오파의 경우 원거리 전력공급은 가능하지만, 전송 효율이 낮고, 출력을 증가시킬 수록 인체 안전 문제와 다른 전자기기에 미치는 영향이 큰 문제점이 있다. In the case of such a radio wave, although remote power supply is possible, the transmission efficiency is low, and the more the output is increased, the greater the human safety problem and other electronic devices are affected.

한편, 광을 이용하여 전력으로 변환하여 이용할 수 있는 광학 방식을 고려할 수 있으나, 이 경우 광을 수신하여 전력으로 변환하는 대상체가 실시간으로 이동하는 이동객체인 경우 광빔을 정확하게 수신타겟에 포커싱할 수 있는 구조가 요구된다.In this case, in the case of a moving object in which light is received and converted into electric power in real time, the light beam can be accurately focused on the receiving target Structure is required.

또한, 전송광 에너지를 증가시키기 위해서는 다수의 광원을 적용해야한다.Further, in order to increase the transmission light energy, a plurality of light sources must be applied.

특히, 다수의 광원에서 출사되는 빔들을 이동객체의 타겟영역에 포커싱 시키기 위해 렌즈를 적용하는 경우, 제작이 어렵고, 렌즈 수차에 의해 광집속 효율의 한계가 발생하는 단점이 있다.Particularly, when a lens is used to focus beams emitted from a plurality of light sources onto a target area of a moving object, it is difficult to manufacture and there is a disadvantage that a limit of the light focusing efficiency is caused by the lens aberration.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 이동객체로 전송할 전력변환용 광의 포커싱 효율을 향상시킬 수 있는 이동객체용 무선전력 전송 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. It is an object of the present invention to provide a wireless power transmission system for a moving object capable of improving focusing efficiency of power conversion light to be transmitted to a moving object.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이동객체용 무선전력 전송 시스템은 이동객체를 향하는 방향을 따라 추종할 수 있도록 메인 프레임에 회동가능하게 설치된 메인 트랙킹모듈과; 상기 메인 트랙킹 모듈에 탑재되며 상호 독립적으로 광을 출사하는 복수개의 광출사유니트와; 상기 이동객체와 무선 통신을 수행하는 메인 통신부와; 상기 메인 통신부를 통해 상기 이동객체의 위치정보를 수신하여 상기 광출사 유니트들에서 출사되는 광이 상기 이동객체의 광수신 타겟을 향해 출사되도록 상기 광출사유니트와 상기 메인 트랙킹 모듈의 구동을 제어하는 메인 제어부;를 구비하고, 상기 이동객체는 상기 광출사유니트에서 출사된 광에 대한 포커싱 에러정보를 상기 메인통신부를 통해 제공하도록 되어 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a wireless power transmission system for a moving object, comprising: a main tracking module rotatably mounted on a main frame so as to follow a direction toward a moving object; A plurality of light output units mounted on the main tracking module and emitting light independently of each other; A main communication unit for performing wireless communication with the moving object; And controls the operation of the light output unit and the main tracking module so that the light emitted from the light output units is emitted toward the light receiving target of the moving object by receiving the position information of the moving object through the main communication unit, The moving object is configured to provide focus error information on light emitted from the light output unit through the main communication unit.

상기 이동 객체는 상기 광출사 유니트에서 전송된 광을 수신하여 전력으로 변환하는 서브 광검출부와; 상기 서브 광검출부에서 출력되는 신호로부터 포커싱 에러를 검출하는 포커싱 에러검출부와; 위치정보를 수신하는 GPS 수신기와; 상기 메인 통신부와 무선통신을 수행하는 서브 통신부와; 상기 포커싱 에러 검출부에서 검출된 포커싱 에러정보와 상기 GPS수신기를 통해 수신된 위치정보를 상기 서브 통신부를 통해 전송되게 처리하는 서브 제어부와; 상기 서브 광검출부에서 출력되는 전력을 배터리로 충전되게 처리하는 충전처리부;를 구비하는 것이 바람직하다.The moving object includes a sub-optical detector for receiving the light transmitted from the light output unit and converting the received light into electric power; A focusing error detector for detecting a focusing error from a signal output from the sub-optical detector; A GPS receiver for receiving position information; A sub communication unit for performing wireless communication with the main communication unit; A sub-controller for processing focusing error information detected by the focusing error detector and position information received through the GPS receiver to be transmitted through the sub-communicator; And a charge processor for processing the power output from the sub-light detector to charge the battery.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 서브 광검출부는 상기 광출사유니트에서 출사된 광빔을 상호 분할되게 입력받아 전기적 신호로 변환할 수 있도록 4분할된 제1 내지 제4광검출셀;을 구비하고, 상기 포커싱 에러 검출부는 상기 제1 내지 제4광섬출셀에서 출력되는 신호로부터 포커싱 에러를 산출하여 상기 서브 제어부에 제공하도록 되어 있다.According to an aspect of the present invention, the sub-light detecting unit includes first to fourth light detecting cells that are divided into four parts so that the light beams emitted from the light output unit are divided and converted into electrical signals, The focusing error detector calculates a focusing error from the signals output from the first to fourth optical fiber cells and provides the focusing error to the sub-controller.

상기 광출사 유니트들은 상기 이동객체에서 포커싱 정보를 검출하는데 이용하기 위한 기준광과, 상기 이동객체에서 전력으로 변환하여 이용하기 위한 서브광을 송출할 수 있도록 구축 될 수 있다.The light emitting units may be constructed to transmit reference light for use in detecting focusing information in the moving object and sub light for use in converting the power from the moving object.

또한, 상기 광출사 유니트는 상기 메인 트랙킹 모듈에 고정되게 설치되어 상기 기준광을 출사하는 기준 광출사유니트와; 상기 기준 광출사 유니트와 이격되게 설치되어 상기 서브광을 출사하며, 상기 서브광의 광출사 방향을 조정할 수 있도록 된 복수개의 서브 광출사 유니트;를 구비한다.Also, the light output unit may include a reference light output unit fixedly installed on the main tracking module and emitting the reference light; And a plurality of sub-light output units provided so as to be spaced apart from the reference light output unit so as to emit the sub light and adjust the light output direction of the sub light.

바람직하게는 상기 서브 광출사 유니트는 상기 서브광을 출사하는 서브 광원과; 상기 서브 광원과 결합된 지지플레이트와; 일단은 상기 메인 트랙킹 모듈에 결합되고 타단은 상기 지지플레이트에 힌지 결합된 제1지지바와; 상기 지지플레이트와 상기 메인 트랙킹 모듈 사이에 결합되어 신축에 의해 상기 서브광의 출사방향을 조정할 수 있도록 된 신축 엑츄에이터;를 구비한다.Preferably, the sub-light output unit comprises a sub light source for emitting the sub light; A support plate coupled with the sub light source; A first support bar having one end coupled to the main tracking module and the other end hinged to the support plate; And a stretching actuator coupled between the support plate and the main tracking module and capable of adjusting the emitting direction of the sub light by expansion and contraction.

상기 신축 엑츄에이터는 압전소자가 적용된 것이 바람직하다.It is preferable that the piezoelectric actuator is applied to the stretching and contracting actuator.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 기준 광신호와 상기 서브 광신호는 파장이 상호 다르고, 상기 서브 광검출부는 상기 기준 광출사유니트에서 출사된 상기 기준광은 제1경로로 전송되게 하고, 상기 서브 광출사유니트에 출사되는 상기 서브광은 제2경로로 전송되게 하는 광분리부와; 상기 광분리부를 거쳐 상기 제1경로를 통해 진행되는 광을 상호 분할되게 입력받아 전기적 신호로 변환할 수 있도록 4분할된 제1 내지 제4광검출셀과; 상기 제2경로를 통해 진행되는 광을 수신받아 전력으로 변환하는 솔라셀;을 구비하고, 상기 포커싱 에러 검출부는 상기 제1 내지 제4광검출셀에서 출력되는 신호로부터 포커싱 에러를 산출하여 상기 서브 제어부에 제공하도록 구축될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the reference optical signal and the sub-optical signal have different wavelengths, and the sub-optical detection unit allows the reference light emitted from the reference optical output unit to be transmitted through the first path, A light splitting unit for causing the sub light emitted to the light output unit to be transmitted to the second path; First to fourth photodetecting cells which are divided into four parts so that light traveling through the first path through the optical isolator can be divided and converted into electrical signals; And a solar cell that receives light traveling through the second path and converts the received light into electric power, wherein the focusing error detecting unit calculates a focusing error from a signal output from the first to fourth light detecting cells, As shown in FIG.

본 발명에 따른 이동객체용 무선전력 전송 시스템에 의하면, 광원 각각의 지향방향을 이동객체의 수신 타겟에 맞게 조정할 수 있어 포커싱 효율을 높일 수 있으면서 광집속을 위한 광손실이 발생되지 않는 장점을 제공한다.According to the wireless power transmission system for moving objects according to the present invention, it is possible to adjust the direction of each of the light sources to the receiving target of the moving object, thereby improving the focusing efficiency and not generating optical loss for optical focusing .

도 1은 본 발명에 따른 이동객체용 무선전력 전송 시스템을 개략적으로 나타내 보인 도면이고,
도 2는 도 1의 베이스 스테이션과 이동객체에 설치된 이동 스테이션의 제어계통을 나타내 보인 블록도이고,
도 3은 도 2의 서브광 검출부의 일 실시예를 나타내 보인 도면이고,
도 4는 도 2의 서브광 검출부의 또 다른 실시예를 나타내 보인 도면이다.1 is a schematic view of a wireless power transmission system for a moving object according to the present invention,
FIG. 2 is a block diagram showing a control system of a mobile station installed in the base station and the moving object of FIG. 1,
FIG. 3 is a view showing an embodiment of the sub-optical detector of FIG. 2,
FIG. 4 is a view showing another embodiment of the sub-optical detector of FIG. 2. FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이동객체용 무선전력 전송 시스템을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, a wireless power transmission system for a moving object according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 이동객체용 무선전력 전송 시스템을 개략적으로 나타내 보인 도면이고, 도 2는 도 1의 베이스 스테이션과 이동객체에 설치된 이동 스테이션의 제어계통을 나타내 보인 블록도이다.FIG. 1 is a schematic view of a wireless power transmission system for a moving object according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a control system of a mobile station installed in a base station and a moving object of FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이동객체용 무선전력 전송 시스템(100)은 베이스 스테이션(110)과 이동 스테이션(210)을 구비한다.Referring to FIGS. 1 and 2, a wireless power transmission system 100 for a moving object according to the present invention includes a base station 110 and a mobile station 210.

베이스 스테이션(110)은 이동객체(200)에 전력변환용 광을 송출할 수 있도록 되어 있고, 지상에 설치되어 있다.The base station 110 is capable of transmitting power conversion light to the moving object 200 and is provided on the ground.

베이스 스테이션(110)은 지상 뿐만아니라 이동체 예를 들면 항공모함 등 이동객체(200)에 전력변환용 광의 송출이 필요한 곳에 제한되지 않고 설치될 수 있음은 물론이다.It is needless to say that the base station 110 may be installed not only on the ground but also on a moving object such as an aircraft carrier, for example, where the transmission of light for power conversion is required to the moving object 200.

베이스 스테이션(110)은 메인 프레임(112), 메인 트랙킹 모듈(120), 기준 광출사 유니트(130a), 서브 광출사유니트(130b), 광원 구동부(135), 메인 통신부(161) 및 메인 제어부(165)를 구비한다.The base station 110 includes a main frame 112, a main tracking module 120, a reference light output unit 130a, a sub light output unit 130b, a light source driver 135, a main communication unit 161, 165).

메인 트랙킹 모듈(120)은 제1모션구동부(127)에 의해 구동되어 이동객체(200)를 향하는 방향을 따라 추종할 수 있도록 메인 프레임(112)에 회동가능하게 설치되어 있다.The main tracking module 120 is rotatably installed on the main frame 112 so as to follow the direction of the moving object 200 driven by the first motion driving unit 127.

메인 트랙킹 모듈(120)은 메인 프레임(112)에 대해 제1방향으로 회전될 수 있게 설치된 제1회동체(122)와, 제1회동체(122)에 대해 제1방향과 교차하는 방향에 대해 회동될 수 있게 설치된 제2회동체(123)로 되어 있고, 제2회동체(123)상에 후술되는 기준 광출사 유니트(130a)와 서브 광출사유니트(130b)가 탑재되어 있다.The main tracking module 120 includes a first pivot member 122 rotatably installed in a first direction with respect to the main frame 112 and a second pivot member 122 pivotally coupled to the first pivot member 122 in a direction crossing the first direction And a reference light output unit 130a and a sub light output unit 130b, which will be described later, are mounted on the second pivot member 123. The reference light output unit 130a and the sub light output unit 130b are mounted on the second pivot member 123,

제1회동체(122)는 제1모터(124a)에 의해 회전되고, 제2회동체(123)는 제2모터(125)에 의해 회전될 수 있게 되어 있다.The first moving body 122 is rotated by the first motor 124a and the second rotating body 123 is rotated by the second motor 125. [

제1모션구동부(127)는 메인 제어부(165)에 제어되어 제1 및 제2모터(124)(125)를 구동한다.The first motion driver 127 is controlled by the main controller 165 to drive the first and second motors 124 and 125.

메인 트랙킹모듈(120)은 이동객체(200)를 향하는 방향으로 추종하도록 구축되면 되고, 도시된 예와 다른 구조로 구축될 수 있음은 물론이다. It should be understood that the main tracking module 120 may be constructed so as to follow the direction toward the moving object 200, and may be constructed in a structure different from the illustrated example.

광출사유니트는 상호 독립적으로 광을 출사하며 이동객체(200)에서 포커싱 정보를 검출하는데 이용하기 위한 기준광을 출사하는 기준 광출사유니트(130a)와 이동객체(200)에서 전력으로 변환하여 이용하기 위한 서브광을 송출하는 서브 광출사유니트(130b)가 상호 이격되게 설치되어 있다.The light output unit includes a reference light output unit 130a that emits light independently of each other and emits reference light for use in detecting focusing information in the moving object 200, And a sub light output unit 130b for emitting sub light are provided so as to be spaced apart from each other.

기준 광출사유니트(130a)는 메인 트랙킹 모듈(120)의 제2회동체(123)의 판형으로 형성된 원형 디스크부분(123a)의 중앙에서 원형 디스크부분(123a)에 대해 수직하게 탑재되어 있다.The reference light output unit 130a is vertically mounted on the circular disc portion 123a at the center of the circular disc portion 123a formed in the plate form of the second pivot member 123 of the main tracking module 120. [

기준 광출사 유니트(130a)는 기준광을 출사하는 기준광원(131)과, 기준광원(131)을 원형 디스크 부분(123a)에 고정되게 지지하는 고정브라겟(132)으로 되어 있다.The reference light output unit 130a includes a reference light source 131 for emitting reference light and a fixed bracket 132 for fixing the reference light source 131 to the circular disk portion 123a.

기준광원(131)은 레이저광을 출사하는 레이저 광원이 적용된다.The reference light source 131 is a laser light source that emits laser light.

서브 광출사 유니트(130b)는 서브광을 출사하는 서브 광원(133)과, 서브 광원(133)을 원형 디스크 부분(123a)에 지지하되 광출사방향을 조정할 수 있도록 되어 있다.The sub light output unit 130b supports the sub light source 133 that emits the sub light and the sub light source 133 on the circular disk part 123a so that the light output direction can be adjusted.

서브 광원(133)은 지지플레이트(135), 제1지지바(136) 및 신축엑츄에이터(138)에 의해 광출사방향을 조정할 수 있도록 되어 있다.The sub light source 133 is capable of adjusting the light output direction by the support plate 135, the first support bar 136, and the stretch and contract actuator 138.

서브 광원(133)은 후술되는 서브광검출부(220)가 도 3에 도시된 구조로 적용되는 경우 기준 광원(131)과 동일한 파장범위를 갖는 레이저 광원을 적용해도되나, 도 4에 도시된 구조로 적용되는 경우 기준 광원(131)과 파장이 다른 레이저 광을 출사하는 것을 적용한다.The sub light source 133 may be a laser light source having the same wavelength range as that of the reference light source 131 when the sub light detecting unit 220 described below is applied to the structure shown in FIG. A laser beam having a wavelength different from that of the reference light source 131 is applied.

지지플레이트(135)는 서브 광원(133)의 하부와 결합되어 있다.The support plate 135 is coupled to the lower portion of the sub light source 133.

제1지지바(136)는 일단은 메인 트랙킹 모듈(120)의 원형 디스크부분(123a)에 고정되게 결합되고 타단은 지지플레이트(135)에 힌지(136a)에 의해 베이스 플레이트(135)의 기울임을 허용할 수 있도록 결합되어 있다.The first support bar 136 is fixedly coupled to the circular disk portion 123a of the main tracking module 120 at one end and the tilt of the base plate 135 is supported by the support plate 135 at a hinge 136a So that it can be accepted.

신축 엑츄에이터(138)는 제1지지바(136)와 이격되는 위치상에서 지지플레이트(135)와 메인 트랙킹 모듈(120)의 원형 디스크부분(123a) 사이에 결합되어 신축에 의해 지지플레이트(135)가 상하 방향으로 기울여질 수 있게 되어 있다.The expansion actuator 138 is coupled between the support plate 135 and the circular disk portion 123a of the main tracking module 120 at a position spaced apart from the first support bar 136 so that the support plate 135 So that it can be tilted up and down.

신축 엑츄에이터(138)는 신축에 의해 서브광원(133)에서 출사되는 서브광의 출사방향을 조정하며 압전소자(piezo device)가 적용되는 것이 바람직하다.It is preferable that the stretching actuator 138 adjusts the emitting direction of the sub light emitted from the sub light source 133 by expansion and contraction and is applied with a piezo device.

신축 엑츄에이터(138)는 원형 디스크부분(123a)과 지지플레이트(135) 사이에 힌지 결합된 제2지지바(139) 사이에 결합된 구조로 도시되어 있다.The stretching actuator 138 is shown in a structure that is coupled between a circular support portion 123a and a second support bar 139 hinged between the support plate 135.

여기서, 신축 엑츄에이터(138)는 기준 광원(131)을 중심으로 기준광원(131)을 향하는 방향으로 기울어질 수 있는 위치상에 설치되면 된다.Here, the stretching actuator 138 may be installed on a position that can be tilted toward the reference light source 131 about the reference light source 131.

제2모션구동부(155)는 메인 제어부(165)에 제어되어 신축 엑츄에이터(138)에 인가되는 전압방향 및 전압을 조정하여 서브 광원(133)의 광축 방향을 조정한다.The second motion driver 155 is controlled by the main controller 165 to adjust the direction of the optical axis of the sub light source 133 by adjusting the voltage direction and the voltage applied to the expansion actuator 138.

메인 통신부(161)는 이동객체(200)의 서브 통신부(230)와 무선 통신을 수행한다.The main communication unit 161 performs wireless communication with the sub communication unit 230 of the moving object 200. [

메인 통신부(161)는 서브 통신부(230)와 라디오파(RF) 방식으로 통신하도록 구축될 수 있다.The main communication unit 161 may be configured to communicate with the sub communication unit 230 in a radio wave (RF) manner.

메인 제어부(165)는 메인 통신부(161)를 통해 이동객체(200)의 위치정보를 수신하여 광출사 유니트(130a)(130b)들에서 출사되는 광이 이동객체(200)의 광수신 타겟을 향해 출사되도록 광출사유니트(130a)(130b)와 메인 트랙킹 모듈(120)의 구동을 제어한다.The main control unit 165 receives the position information of the moving object 200 through the main communication unit 161 and transmits the light emitted from the light emitting units 130a and 130b toward the light receiving target of the moving object 200 (130a) and (130b) and the main tracking module 120 so as to be outputted.

메인 제어부(165)는 이동객체(200)의 위치정보를 기반으로 이동객체(200)와의 거리 및 광조사 방향을 산출하고, 산출된 광조사방향으로 기준광원(131)의 광축이 추종되게 하고, 서브 광원(133)의 광축은 기준광원(131)과의 이격거리 및 이동객체(200)와의 거리정보를 이용하여 기울임 각도를 조정하여 이동객체(200)의 서브 광검출부(200)에 광이 포커싱 되도록 광출사유니트(130a)(130b)와 메인 트랙킹 모듈(120)의 구동을 제어한다.The main control unit 165 calculates the distance and the light irradiation direction to the moving object 200 based on the position information of the moving object 200 and causes the optical axis of the reference light source 131 to follow the calculated light irradiation direction, The optical axis of the sub light source 133 adjusts the tilt angle using the distance from the reference light source 131 and the distance information with respect to the moving object 200 so that light is focused on the sub light detecting unit 200 of the moving object 200. [ So as to control the driving of the light output units 130a and 130b and the main tracking module 120 as much as possible.

이동객체(200)에 탑재된 이동스테이션(210)은 광출사유니트(130a)(130b)에서 출사된 광에 대한 포커싱 에러정보를 메인통신부(161)를 통해 제공하도록 되어 있다.The mobile station 210 mounted on the moving object 200 is provided with focusing error information on the light emitted from the light output units 130a and 130b through the main communication unit 161. [

이동 스테이션(210)은 서브 광검출부(220), 서브 통신부(230), 포커싱 에러검출부(240), GPS수신기(250), 서브 제어부(270), 충전처리부(280)를 구비한다.The mobile station 210 includes a sub-optical detector 220, a sub-communicator 230, a focusing error detector 240, a GPS receiver 250, a sub-controller 270, and a charge processor 280.

서브 광검출부(220)는 광출사 유니트(130a)(130b)에서 전송된 광을 수신한다.The sub light detection unit 220 receives the light transmitted from the light output units 130a and 130b.

서브 광검출부(220)는 광출사 유니트(130a)(130b)에서 전송된 광을 모두 전력으로 변환할 수 있도록 구축될 수 있고, 그 예를 도 3을 통해 설명한다.The sub photodetector 220 can be constructed so as to convert all the light transmitted from the light output units 130a and 130b into electric power, and an example thereof will be described with reference to FIG.

서브 광검출부(220)는 광출사유니트(130a)(130b)에서 출사된 광빔을 상호 분할되게 입력받아 전기적 신호로 변환할 수 있도록 4분할된 제1 내지 제4광검출셀(221 내지 224)로 되어 있다.The sub photodetecting unit 220 includes first to fourth photodetecting cells 221 to 224 which are divided into four parts so that the light beams emitted from the light emitting units 130a and 130b are divided and converted into electrical signals .

제1 내지 제4광검출셀(221 내지 224)을 입사된 광을 전력으로 변환하는 솔라셀로 구축되는 것이 바람직하다.It is preferable that the first to fourth light detecting cells 221 to 224 are constructed of a solar cell that converts incident light into electric power.

제1 내지 제4광검출셀(221 내지 224)에서 입사된 광에 대응되어 출력되는 전력은 충전처리부(280)로 공급되고, 제1 내지 제4광검출셀(221 내지 224) 각각의 출력전압 또는 전류를 포커싱 에러 검출부(240)에서 검출할 수 있도록 결선되어 있다.The power output corresponding to the light incident from the first to fourth photodetector cells 221 to 224 is supplied to the charge processing unit 280 and the output voltage of each of the first to fourth photodetecting cells 221 to 224 Or the current can be detected by the focusing error detector 240.

이 경우 포커싱 에러 검출부(240)는 제1 내지 제4광섬출셀에서 출력되는 신호 각각으로부터 포커싱 에러를 산출하여 서브 제어부(270)에 제공한다.In this case, the focusing error detector 240 calculates the focusing error from each of the signals output from the first to fourth optical fiber cells, and provides the focusing error to the sub-controller 270.

즉, 포커싱 에러 검출부(240)는 상하방향에 대해서는 제1광검출셀(221)과 제2광검출셀(222)에서 출력되는 전압의 합인 제1값과 제3광검출셀(223)과 제4광검출셀(224)에서 출력되는 전압의 합인 제2값으로부터 제1값과 제2값의 차를 산출하여 상하 방향에 대한 포커싱 에러값을 구한다.That is, the focusing error detector 240 detects the first value, which is the sum of the voltages output from the first photodetector cell 221 and the second photodetector cell 222, and the first value, which is the sum of the voltages output from the third photodetector cell 223 and the third photodetector cell 223, The difference between the first value and the second value is calculated from the second value, which is the sum of the voltages output from the four light detecting cells 224, to obtain the focusing error value for the vertical direction.

또한, 포커싱 에러 검출부(240)는 좌우방향에 대해서는 제1광검출셀(221)과 제3광검출셀(223)에서 출력되는 전압의 합인 제3값과 제2광검출셀(222)과 제4광검출셀(224)에서 출력되는 전압의 합인 제4값으로부터 제3값과 제4값의 차를 산출하여 좌우 방향에 대한 포커싱 에러값을 구한다.The focusing error detector 240 detects a third value, which is the sum of the voltages output from the first and third photodetector cells 221 and 223, The difference between the third value and the fourth value is calculated from the fourth value, which is the sum of the voltages output from the four light detecting cells 224, to obtain the focusing error value for the left and right direction.

한편 도시된 예와 다르게 도 4에 도시된 바와 같이 서브 광검출부는 광분리부(321)와, 제1 내지 제4광검출셀(331 내지 334) 및 솔라셀(335)로 구축될 수 있다.4, the sub-light detecting unit may be constructed of a light separating unit 321, first to fourth light detecting cells 331 to 334, and a solar cell 335, as shown in FIG.

광분리부(321)는 광출사유니트(130a)(130b)에서 출사된 광 중 기준광은 제1경로로 전송되게 하고, 서브광은 제1경로와 다른 제2경로로 전송되게 한다.The optical separation unit 321 allows the reference light among the light emitted from the light output units 130a and 130b to be transmitted through the first path and the sub light to be transmitted through the second path different from the first path.

광분리부(321)는 기준 광신호와 서브 광신호 상호 간의 파장이 다르게 적용되는 경우 다이크로닉 미러를 적용할 수 있다.The optical demultiplexing unit 321 may apply a dichroic mirror when the wavelengths of the reference optical signal and the sub optical signal are different from each other.

제1 내지 제4광검출셀(331 내지 334)는 광분리부(321)를 거쳐 제1경로를 통해 진행되는 기준광을 상호 분할되게 입력받아 전기적 신호로 변환할 수 있도록 되어 있다.The first to fourth light detecting cells 331 to 334 are divided into reference light beams that pass through the first path through the light splitting unit 321 and can be converted into electrical signals.

솔라셀(335)은 제2경로를 통해 진행되는 광을 수신받아 전력으로 변환하여 충전처리부(280)에 제공한다.The solar cell 335 receives the light traveling through the second path, converts the light into electric power, and supplies the electric power to the charge processing unit 280.

이 경우 포커싱 에러 검출부(240)는 제1 내지 제4광검출셀(331 내지 334)에서 출력되는 신호로부터 앞서 설명된 바와 같이 포커싱 에러를 산출하여 서브 제어부(270)에 제공하도록 구축되면 된다.In this case, the focusing error detector 240 may be configured to calculate the focusing error from the signals output from the first to fourth optical detection cells 331 to 334 and to provide the focusing error to the sub-controller 270 as described above.

GPS 수신기(250)는 이동객체(200)의 현재 위치정보를 수신하여 서브 제어부(270)에 제공한다.The GPS receiver 250 receives the current position information of the moving object 200 and provides it to the sub-controller 270.

서브 통신부(230)는 서브 제어부(270)에 제어되어 메인 통신부(161)와 무선통신을 수행한다.The sub-communication unit 230 is controlled by the sub-control unit 270 to perform wireless communication with the main communication unit 161.

서브 제어부(270)는 포커싱 에러 검출부(240)에서 검출된 포커싱 에러정보와 GPS수신기(250)를 통해 수신된 현재 위치정보를 서브 통신부(230)를 통해 메인 통신부(161)로 전송되게 처리한다.The sub control unit 270 processes the focusing error information detected by the focusing error detecting unit 240 and the current position information received via the GPS receiver 250 to be transmitted to the main communication unit 161 through the sub communication unit 230. [

충전 처리부(280)는 서브 광검출부(220)에서 출력되는 전력을 배터리(285)로 충전되게 처리한다.The charge processing unit 280 processes the power output from the sub photodetector 220 so as to be charged by the battery 285.

이하에서는 이러한 이동객체용 무선전력 전송 시스템(100)의 전력송신과정을 설명한다.Hereinafter, the power transmission process of the mobile wireless power transmission system 100 will be described.

먼저, 이동객체(200)로부터 메인 통신부(161)로 전력보충 요구 메시지가 수신되면 메인 제어부(165)는 광원 구동부(135)를 제어하여 수신된 이동객체(200)의 위치정보를 기반으로 기준광원(131)이 이동객체(200)의 서브 광검출부(220)를 향하도록 제1모션구동부(127)를 제어한 후 기준광원(131)에서 광이 출사되게 처리한다.The main control unit 165 controls the light source driving unit 135 to receive the power supplement request message from the moving object 200. When the power supplement request message is received from the moving object 200, The controller 130 controls the first motion driver 127 to direct the light from the reference light source 131 to the sub-light detector 220 of the moving object 200.

이후, 이동객체(200)로부터 포커싱 에러신호가 수신되면 메인 제어부(165)는 포커싱 에러를 보상하여 기준광원(131)의 광축이 설정된 타겟방향을 추종하도록 제1모션 구동부(127)를 제어함과 아울러 서브 광출사유니트(130b) 각각의 서브 광원(133)의 광축이 서브 광검출부(200)의 타겟방향을 향해 신축 엑츄에이터(138)가 대응되게 기울어지도록 제2모션구동부(155)를 제어한 후 서브 광원(133)에서 광이 출사되게 광원 구동부(135)를 제어한다.When the focusing error signal is received from the moving object 200, the main controller 165 compensates the focusing error and controls the first motion driver 127 such that the optical axis of the reference light source 131 follows the set target direction The second motion driver 155 is controlled such that the optical axis of the sub light source 133 of each of the sub light output units 130b is tilted toward the target direction of the sub light detector 200 correspondingly to the extensional actuator 138 And controls the light source driver 135 so that light is emitted from the sub light source 133.

한편, 도 3에 도시된 구조의 서브광검출부(220)가 적용되는 경우 포커싱 에러를 보상한 이후에는 기준광원(131)과 서브광원(133)을 모두 구동한다.When the sub-optical detector 220 having the structure shown in FIG. 3 is applied, the reference light source 131 and the sub-light source 133 are all driven after the focusing error is compensated.

이와는 다르게, 도 4에 도시된 구조의 서브광검출부(220)가 적용되는 경우 포커싱 에러를 보상한 이후에는 서브광원(133)만 구동한다.In contrast, when the sub-optical detector 220 having the structure shown in FIG. 4 is applied, only the sub-light source 133 is driven after compensating for the focusing error.

또한, 메인 제어부(165)는 이동 객체(200)의 이동에 따라 설정된 주기마다 또는 이동객체(200)로부터 포커싱 에러가 발생했다는 정보가 수신될 때마다 앞서 설명된 바와 같이 기준광원(131)만을 구동하여 포커싱 에러를 보상되게 조정하고, 이후 전력변환용 광을 송출하도록 구축될 수 있다.The main control unit 165 may be configured to only drive the reference light source 131 every predetermined cycle according to the movement of the moving object 200 or whenever the information that the focusing error has occurred from the moving object 200 is received, To compensate for the focusing error, and then to transmit the light for power conversion.

이상에서 설명된 이동객체용 무선전력 전송 시스템(100)은 렌즈를 적용하지 않음으로써 렌즈에 의한 광손실이 발생하지 않으며 각 광출사유니트(130a)(130b)를 개별적으로 포커싱되게 조정할 수 있어 포커싱 효율을 높일 수 있는 장점을 제공한다.Since the wireless power transmission system 100 for a moving object described above does not apply a lens, optical loss due to the lens is not generated, and each of the light output units 130a and 130b can be separately focused, And the like.

112: 메인 프레임 120: 메인 트랙킹 모듈
130a: 기준 광출사 유니트 130b: 서브 광출사유니트
135: 광원 구동부 161: 메인 통신부
165: 메인 제어부 220: 서브 광검출부
230: 서브 통신부 240: 포커싱 에러검출부
250: GPS수신기 270: 서브 제어부
280: 충전처리부112: main frame 120: main tracking module
130a: reference light output unit 130b: sub-light output unit
135: light source driver 161:
165: main control unit 220:
230: Sub-communication unit 240: Focusing error detection unit
250: GPS receiver 270:
280:

Claims (8)

삭제delete 이동객체를 향하는 방향을 따라 추종할 수 있도록 메인 프레임에 회동가능하게 설치된 메인 트랙킹모듈과;
상기 메인 트랙킹 모듈에 탑재되며 상호 독립적으로 광을 출사하는 복수개의 광출사유니트와;
상기 이동객체와 무선 통신을 수행하는 메인 통신부와;
상기 메인 통신부를 통해 상기 이동객체의 위치정보를 수신하여 상기 광출사 유니트들에서 출사되는 광이 상기 이동객체의 광수신 타겟을 향해 출사되도록 상기 광출사유니트와 상기 메인 트랙킹 모듈의 구동을 제어하는 메인 제어부;를 구비하고,
상기 이동객체는 상기 광출사유니트에서 출사된 광에 대한 포커싱 에러정보를 상기 메인통신부를 통해 제공하도록 되어 있고,
상기 이동 객체는
상기 광출사 유니트에서 전송된 광을 수신하여 전력으로 변환하는 서브 광검출부와;
상기 서브 광검출부에서 출력되는 신호로부터 포커싱 에러를 검출하는 포커싱 에러검출부와;
위치정보를 수신하는 GPS 수신기와;
상기 메인 통신부와 무선통신을 수행하는 서브 통신부와;
상기 포커싱 에러 검출부에서 검출된 포커싱 에러정보와 상기 GPS수신기를 통해 수신된 위치정보를 상기 서브 통신부를 통해 전송되게 처리하는 서브 제어부와;
상기 서브 광검출부에서 출력되는 전력을 배터리로 충전되게 처리하는 충전처리부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동객체용 무선전력 전송 시스템.A main tracking module rotatably installed on the main frame so as to follow the direction of the moving object;
A plurality of light output units mounted on the main tracking module and emitting light independently of each other;
A main communication unit for performing wireless communication with the moving object;
And controls the operation of the light output unit and the main tracking module so that the light emitted from the light output units is emitted toward the light receiving target of the moving object by receiving the position information of the moving object through the main communication unit, And a control unit,
Wherein the moving object is adapted to provide focus error information on light emitted from the light output unit through the main communication unit,
The moving object
A sub-optical detector for receiving the light transmitted from the light output unit and converting the received light into electric power;
A focusing error detector for detecting a focusing error from a signal output from the sub-optical detector;
A GPS receiver for receiving position information;
A sub communication unit for performing wireless communication with the main communication unit;
A sub-controller for processing focusing error information detected by the focusing error detector and position information received through the GPS receiver to be transmitted through the sub-communicator;
And a charge processor for processing the power output from the sub-optical detector to charge the battery. 제2항에 있어서, 상기 서브 광검출부는
상기 광출사유니트에서 출사된 광빔을 상호 분할되게 입력받아 전기적 신호로 변환할 수 있도록 4분할된 제1 내지 제4광검출셀;을 구비하고,
상기 포커싱 에러 검출부는 상기 제1 내지 제4광섬출셀에서 출력되는 신호로부터 포커싱 에러를 산출하여 상기 서브 제어부에 제공하도록 된 것을 특징으로 하는 이동객체용 무선전력 전송 시스템.3. The optical pickup of claim 2, wherein the sub-
And first to fourth photodetecting cells that are divided into four parts so that the light beams emitted from the light output unit can be divided and input into an electric signal,
Wherein the focusing error detector calculates focusing errors from the signals output from the first to fourth optical fiber cells and provides the focusing error to the sub-controller. 제2항에 있어서, 상기 광출사 유니트들은
상기 이동객체에서 포커싱 정보를 검출하는데 이용하기 위한 기준광과, 상기 이동객체에서 전력으로 변환하여 이용하기 위한 서브광을 송출할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 이동객체용 무선전력 전송 시스템.The light-emitting device according to claim 2,
Wherein the controller is configured to transmit reference light for use in detecting focusing information in the moving object and sub light for use in converting the power from the moving object. 제4항에 있어서, 상기 광출사 유니트는
상기 메인 트랙킹 모듈에 고정되게 설치되어 상기 기준광을 출사하는 기준 광출사유니트와;
상기 기준 광출사 유니트와 이격되게 설치되어 상기 서브광을 출사하며, 상기 서브광의 광출사 방향을 조정할 수 있도록 된 복수개의 서브 광출사 유니트;를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동객체용 무선전력 전송 시스템.5. The apparatus according to claim 4, wherein the light output unit
A reference light output unit fixedly installed on the main tracking module for emitting the reference light;
And a plurality of sub-optical output units provided so as to be spaced apart from the reference optical output unit to emit the sub light and adjust the light output direction of the sub light. 제5항에 있어서, 상기 서브 광출사 유니트는
상기 서브광을 출사하는 서브 광원과;
상기 서브 광원과 결합된 지지플레이트와;
일단은 상기 메인 트랙킹 모듈에 결합되고 타단은 상기 지지플레이트에 힌지 결합된 제1지지바와;
상기 지지플레이트와 상기 메인 트랙킹 모듈 사이에 결합되어 신축에 의해 상기 서브광의 출사방향을 조정할 수 있도록 된 신축 엑츄에이터;를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동객체용 무선전력 전송 시스템.The apparatus as claimed in claim 5, wherein the sub-
A sub light source for emitting the sub light;
A support plate coupled with the sub light source;
A first support bar having one end coupled to the main tracking module and the other end hinged to the support plate;
And a telescopic actuator coupled between the support plate and the main tracking module, the telescopic actuator being adapted to adjust an emerging direction of the sub light by expansion and contraction. 제6항에 있어서, 상기 신축 엑츄에이터는 압전소자가 적용된 것을 특징으로 하는 이동객체용 무선전력 전송 시스템.7. The wireless power transmission system for a moving object according to claim 6, wherein the stretching and contracting actuator is applied with a piezoelectric element. 제5항에 있어서,
상기 기준 광신호와 상기 서브 광신호는 파장이 상호 다르고,
상기 서브 광검출부는
상기 기준 광출사유니트에서 출사된 상기 기준광은 제1경로로 전송되게 하고, 상기 서브 광출사유니트에 출사되는 상기 서브광은 제2경로로 전송되게 하는 광분리부와;
상기 광분리부를 거쳐 상기 제1경로를 통해 진행되는 광을 상호 분할되게 입력받아 전기적 신호로 변환할 수 있도록 4분할된 제1 내지 제4광검출셀과;
상기 제2경로를 통해 진행되는 광을 수신받아 전력으로 변환하는 솔라셀;을 구비하고,
상기 포커싱 에러 검출부는 상기 제1 내지 제4광검출셀에서 출력되는 신호로부터 포커싱 에러를 산출하여 상기 서브 제어부에 제공하도록 된 것을 특징으로 하는 이동객체용 무선전력 전송 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the reference optical signal and the sub optical signal have different wavelengths,
The sub-
A light splitting unit for causing the reference light emitted from the reference light output unit to be transmitted through a first path and for transmitting the sub light emitted to the sub light output unit to a second path;
First to fourth photodetecting cells which are divided into four parts so that light traveling through the first path through the optical isolator can be divided and converted into electrical signals;
And a solar cell for receiving light traveling through the second path and converting the received light into electric power,
Wherein the focusing error detector calculates a focusing error from the signals output from the first through fourth optical detection cells and provides the focusing error to the sub-controller.
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