KR101708757B1 - 어레이 안테나가 구비되는 알에프 무선 전력 전송 시스템 - Google Patents

어레이 안테나가 구비되는 알에프 무선 전력 전송 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 어레이 안테나가 구비되는 알에프 무선 전력 전송 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전력 수신부 및 통신수단이 탑재된 디바이스를 원격 충전하기 위한 알에프 무선 전력 전송 시스템에 있어서, 주파수를 생성하는 주파수 발진부; 교류 전력을 송신하는 송신용 어레이 안테나; 상기 디바이스와 근거리 무선통신을 수행하는 제1비엘이(BLE) 모듈; 및 전력의 송신을 제어하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 어레이 안테나가 구비되는 알에프 무선 전력 전송 시스템을 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 비록 무선 전력 전송 시스템의 전송 전력은 높지 않으나, 어레이 안테나를 사용함으로써 단일의 충전 대상 디바이스에 집중하여 충전을 수행할 수 있어, 공진형 안테나를 이용하는 경우 발생되는 무선 전력 전송의 비효율성을 개선할 수 있도록 하는 작용효과가 기대된다.

Description

어레이 안테나가 구비되는 알에프 무선 전력 전송 시스템{RF wireless power transfer system including array antenna}
본 발명은 어레이 안테나가 구비되는 알에프 무선 전력 전송 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전력 수신부 및 통신수단이 탑재된 디바이스를 원격 충전하기 위한 알에프 무선 전력 전송 시스템에 있어서, 주파수를 생성하는 주파수 발진부; 교류 전력을 송신하는 송신용 어레이 안테나; 상기 디바이스와 근거리 무선통신을 수행하는 제1비엘이(BLE) 모듈; 및 전력의 송신을 제어하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 어레이 안테나가 구비되는 알에프 무선 전력 전송 시스템을 제공한다.
최근들어 무선 충전기술이 점차 중요하게 대두되고 있다. 무선 충전기술은 휴대폰 등 소형 전자 제품을 별도의 충전 어댑터나 전원케이블과 연결하지 않고 충전패드(거치대)에 올려놓기만 하면 자동으로 2차 전지가 충전이 되는 기술을 말한다. "비접촉 충전"이라고도 한다. 무선충전은 크게 전자기 유도를 이용하는 것과 자기공명을 이용하는 두가지로 나뉜다. 전자기유도방식 충전기술은 충전패드와 휴대폰 내부에 있는 두 개 코일이 유도전류를 일으키면서 배터리를 충전하는 방식이고 자기공명식은 1 ~ 2m 떨어진 송수신단에 동일한 주파수로 전력을 보내 충전을 하는 방식이다. 전자를 근접 충전방식이라고 한다면 후자는 원격 충전방식이다.
근접 충전방식은 현재 상용화되어 있는 기술인데, 코일을 내부에 장착한 휴대폰을 무선 충전기에 가져다 대야 했기 때문에 이 기술은 일정량의 열을 발생시킨다. 이 때문에 유리나 플라스틱 소재의 휴대폰에 대해서만 무선충전이 가능했고, 메탈 소재의 스마트폰 이용자는 무선 충전 기술을 이용하기 위해 배터리 케이스를 비금속 케이스로 교체해야 했다. 그리고, 이로 인하여 현재 메탈 소재의 스마트폰은 케이스를 비금속으로 별도로 제작하여 적용하고 있다.
이에 대하여, 원격식 충전방식인 자기공명식은 현재 미래 유망한 무선 충전 방식으로 연구 개발되고 있으며, 다수의 특허도 출원된 바 있다. 자기공명식 무선충전 기술은 A4WP의 리젠스(Rezence)를 규격으로 한다.
자기공명식은 현재 상용화된 무선충전 방식인 자기유도 방식과 달리 단말기를 무선충전 패드와 접점을 맞춰 올려놓아야 할 필요가 없으며 거리가 떨어져도 무선충전이 가능하다. 그동안 메탈 소재를 채택한 기기의 경우 소재 특성상 전파·전력 송수신 간섭이 심하고 발열을 일으킬 가능성이 있어 무선충전이 어려웠지만 이같은 문제도 해결할 수 있다.
자기공명식은 송신부 코일에서 특정 공진주파수로 진동하는 자기장을 만들어 동일한 공진주파수를 가진 수신부 코일에 전기에너지를 전달하는 방식으로 충전이 이뤄진다. 단말기와 충전기 간 접점을 맞추지 않아도 되고 원격 충전도 가능한데다 한 번에 여러 기기까지 충전이 가능하다. 다만, 이와 같이 실용적임에도 불구하고 유효거리 내의 충전 대상 디바이스에 동시 충전이 가능하도록 전력을 분배하는 속성을 가지고 있기 때문에 충전시 전력 효율성이 낮으며, 상용화에 걸림돌이 되어 왔다. 그렇다고, 송신 전력을 높이는 경우에는 인체에 대한 유해성이 문제가 될 수 있는 바, 이 또한 상용화에 장애요소로 작용하는 문제점이 있었다.
따라서, 원격 무선충전이 가능하도록 하면서도 인체에 대한 유해성이 없음은 물로 충전 효율을 높일 수 있으며, 특히 충전 대상을 인지하여 선별적으로 충전되도록 하는 기술에 대한 필요성이 대두되고 있다.
아울러, 최근들어 저전력(수십μA)으로 동작이 가능한 센서류 및 디바이스의 등장으로 이에 적합하고 지속성을 갖는 전력 운용시스템의 개발이 절실히 요청되고 있다.
KR 1020140098129 A KR 101584800 B1
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 비록 전송 전력은 높지 않으나, 어레이 안테나를 사용함으로써 단일의 충전 대상 디바이스에 집중하여 충전을 수행할 수 있어, 공진형 안테나를 이용하는 경우 발생되는 무선 전력 전송의 비효율성을 개선할 수 있도록 하는 어레이 안테나가 구비되는 알에프 무선 전력 전송 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전력 송신단에서의 어레이 안테나와 전력 수신단에서의 비엘이 모듈과 비콘(beacon)을 이용함으로써, 충전 대상 디바이스의 위치확인, 충전 대상 여부 확정, 충전 필요 여부 판단, 선별적 충전 등이 가능하도록 하고, 따라서, 전송의 관점에서의 시스템 운용의 효율성과 수신의 관점에서의 무선 충전 이용의 편리성을 모두 만족시킬 수 있는 어레이 안테나가 구비되는 알에프 무선 전력 전송 시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 비콘의 운용에 따라서 수집된 데이터를 빅데이터 분석용 데이터로 전용하는 한편, 이로부터 추출되는 디바이스 사용자의 위치정보 및 이동정보에 따른 맞춤형 서비스가 가능한 어레이 안테나가 구비되는 알에프 무선 전력 전송 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 어레이 안테나의 운용 및 단일 충전 디바이스에 대한 집중 충전 로직을 통하여 낮은 전력의 전송이 가능하며, 이로부터 전파의 인체에 대한 유해 작용을 예방할 수 있도록 함과 동시에 공진형 충전 방식에 비하여 높은 충전 효율을 구현할 수 있도록 하는 어레이 안테나가 구비되는 알에프 무선 전력 전송 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 특정 위치나 공간에서 웨어러블 기기 및 센서 등 저전력 기반 디바이스의 구동전력을 상시 무선으로 충전할 수 있도록 하는 어레이 안테나가 구비되는 알에프 무선 전력 전송 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 ISM 밴드 중 안테나의 크기, 즉 장치의 규모나 전송 전력의 크기 등을 고려하여 최적의 주파수대인 700 MHz ~ 1.1GHz의 주파수 대역을 사용하도록 함으로써, 장치 구성의 최적화, 제작 비용의 적정화, 전력 전송의 효율화를 모두 구현할 수 있도록 하는 어레이 안테나가 구비되는 알에프 무선 전력 전송 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 전력 수신부 및 통신수단이 탑재된 디바이스를 원격 충전하기 위한 알에프 무선 전력 전송 시스템에 있어서, 주파수를 생성하는 주파수 발진부; 교류 전력을 송신하는 송신용 어레이 안테나; 상기 디바이스와 근거리 무선통신을 수행하는 제1비엘이(BLE) 모듈; 및 전력의 송신을 제어하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 어레이 안테나가 구비되는 알에프 무선 전력 전송 시스템을 제공한다.
상기 디바이스는, 전력 수신 회로부; 무선 전력 전송 시스템과 통신을 수행하기 위한 제2비엘이 모듈; 상기 비엘이 모듈에 의해 위치정보를 포함하는 정보를 전달하는 비콘; 및 충전부;를 장착한 웨어러블 디바이스 또는 모바일 디바이스인 것이 바람직하다.
상기 디바이스는 무선으로 수신된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하기 위한 정류 회로부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 디바이스의 제2비엘이 모듈에 탑재되는 맥 어드레스(Mac Address)는 시스템 운용사 또는 이러한 운용사와 제휴된 통신사 서버에 미리 등록되며, 등록시 상기 통신사가 제공하는 네트워크를 사용하는 전력 송신 시스템의 통신수단이 이를 인식함으로써 상기 디바이스를 충전 대기 상태로 전환하는 하는 것이 바람직하다.
상기 통신수단은 비콘을 통해 상기 디바이스로부터 충전 잔량을 전송받는 것이 바람직하다.
상기 디바이스가 복수이며, 단일의 송신 시스템에 의하여 복수의 디바이스가 모두 인식되는 경우, 디바이스의 충전 순서는 충전 잔량에 따르는 것이 바람직하다.
상기 등록된 맥 어드레스를 이용한 디바이스 및 그 사용자의 정보는 빅데이터 분석용 데이터로 전용되는 것이 바람직하다.
상기 전력 전송 시스템은, 100 ~ 220V의 전원에 연결되어 수신되는 교류전원을 직류전원으로 변환함과 동시에 강압하고, 이를 다시 송신용 교류전원으로 변환하는 전원회로를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제1비엘이 모듈의 작동 주파수는 6.78MHz ~ 5.8GHz의 범위인 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 비록 무선 전력 전송 시스템의 전송 전력은 높지 않으나, 어레이 안테나를 사용함으로써 단일의 충전 대상 디바이스에 집중하여 충전을 수행할 수 있어, 공진형 안테나를 이용하는 경우 발생되는 무선 전력 전송의 비효율성을 개선할 수 있도록 하는 작용효과가 기대된다.
또한, 전력 송신단에서의 어레이 안테나와 전력 수신단에서의 비콘 및 제2비엘이 모듈을 이용함으로써, 충전 대상 디바이스의 위치확인, 충전 대상 여부 확정, 충전 필요 여부 판단, 선별적 충전 등이 가능하도록 함으로써, 전송의 관점에서의 시스템 운용의 효율성과 수신의 관점에서의 무선 충전 이용의 편리성을 모두 만족시킬 수 있는 작용효과가 기대된다.
또한, 비콘의 운용에 따라서 수집된 데이터를 빅데이터 분석용 데이터로 전용하는 한편, 이로부터 추출되는 디바이스 사용자의 위치정보 및 이동정보에 따른 (비콘을 통한) 맞춤형 서비스가 가능한 작용효과가 기대된다.
또한, 어레이 안테나의 운용 및 단일 충전 디바이스에 대한 집중 충전 로직을 통하여 낮은 전력의 전송이 가능하며, 이로부터 전파의 인체에 대한 유해 작용을 예방할 수 있도록 함과 동시에 공진형 충전 방식에 비하여 높은 충전 효율을 구현할 수 있도록 하는 작용효과가 기대된다.
또한, 특정 위치나 공간에서 웨어러블 기기 및 센서 등 저전력 기반 디바이스의 구동전력을 상시 무선으로 충전할 수 있도록 하는 작용효과가 기대된다.
또한, ISM 밴드를 모두 사용할 수 있으나, 이 중 특히 안테나의 크기, 즉 장치의 규모나 전송 전력의 크기 등을 고려하여 최적의 주파수대인 700 MHz ~ 1.1GHz의 주파수 대역을 사용하도록 함으로써, 장치 구성의 최적화, 제작 비용의 적정화, 전력 전송의 효율화를 모두 구현할 수 있도록 하는 작용효과가 기대된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 알에프 무선 전력 전송 시스템의 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 알에프 무선 전력 전송 시스템의 운용을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 알에프 무선 전력 전송 시스템의 작동 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 알에프 무선 전력 전송 시스템의 사용예를 나타내는 도면이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명하도록 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 알에프 무선 전력 전송 시스템(110)의 블럭도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 어레이 안테나(119)가 구비되는 알에프 무선 전력 전송 시스템(110)은 충전 대상 디바이스(120)에 무선으로 전력을 전송하며, 주파수를 생성하는 주파수 발진부(117); 교류 전력을 송신하는 송신용 어레이 안테나(119); 상기 디바이스(120)와 근거리 무선통신을 수행하는 비엘이(BLE) 모듈(111); 및 전력의 송신을 제어하는 제어부(113);를 포함하여 구성된다.
상기 무선 전력 전송 시스템(110)은 전력 수신부 및 통신수단이 탑재된 디바이스(120)를 원격 충전하기 위한 것이며, 상기 디바이스(120)는 바람직하게는 저전력으로 구동되는 웨어러블 디바이스(wearable device), 어태처블 디바이스(attachable device), 포터블 디바이스(portable device) 등이 될 것이나, 송출 전력량 제어에 따라서 휴대폰, 노트북, 노트패드 등과 같이 모바일 디바이스(mobile device)도 그 대상이 될 수 있다.
전력 전송 시스템은 일단 유입된 교류를 직류로 변환한 후(AC/DC 변환부-115), 원하는 전압의 직류를 다시 교류로 전환하는 주파수 발진부(117)를 구비하는데, 상기 주파수 발진부(117)는 본 발명의 무선 전력 전송 시스템(110)이 사용하는 ISM(Industry-Science-Medical) 밴드(6.78MHz ~ 5.8GHz)의 주파수 중 특별히 특정 교류 주파수를 발생시키는 회로로서, 본 발명에서는 바람직하게는 700MHz ~ 1.1GHz 대역의 주파수를 발생시킨다. 이러한 주파수 대역을 사용하게 되면, 이보다 저주파수를 사용하는 경우에 비하여 전력 전송의 효율을 높일 수 있으며, 이보다 고주파수를 사용하는 경우에 시스템을 구성하는 각부 구성부품의 성능 고도화에 따라서 가격이 지나치게 높아지므로 바람직하지 않다
이로부터 수백 mW의 전력을 전송할 수 있으며, 이러한 전력은 통상의 휴대폰 사용시 이로부터 발생되는 전력범위에 해당되는 만큼, 본 발명의 무선 전력 전송 시스템(110)에서 송출되는 전력 범위 내에 사용자가 존재한다고 하여도 인체에 큰 유해성을 미치지는 않는다고 판단할 수 있다.
또한, 본 발명은 교류전력을 전송하는 어레이 안테나(119)를 구비한다. 어레이 안테나(119)의 사용은 본 발명의 특징을 이루며, 어레이 안테나(119)를 설명하면 다음과 같다.
하나의 다이폴 안테나를 사용하는 경우, 무지향성으로 전파가 퍼져나가게 된다. 그러면 전파의 강도는 약해지고 전파간 간섭이 많이 생겨 멀리 전파되지 못한다. 이를 해결하기 위해 안테나를 여러개 배열하여 사용한 것이 어레이 안테나이다. 어레이 안테나의 의하면 여러 엘리먼트 소자를 배열하여 각각의 엘리먼트에서 나오는 방사패턴이 합쳐져서 원하는 방향으로 지향성을 얻을 수 있게 된다.
어레이 안테나는 어레이의 갯수가 증가하면 에너지가 가장 많이 방사되는 방향의 로브인 메인로브(Main Lobe)의 지향성이 높아지며, 전기적으로 전류위상을 변화시켜 공간적으로 원하는 방사패턴을 만들어낸다. 그 결과, 광대역으로 빔 조작이 용이하고 동일 채널간 간섭도 억제할 수 있으며, S/N비(Signal-to-Noise ratio)가 우수해진다. 이와 같은 어레이 안테나(119)에 반사판을 부착함으로써 지향성을 보다 향상시킬 수 있다.
이러한 어레이 안테나(119)를 적용함으로써, 단일 충전 대상 디바이스(120)에 타겟 충전이 가능해지며, 따라서 자기공명식 충전 시스템과 동일한 전력을 송출함에도 불구하고 보다 신속하고 효율적으로 충전을 수행할 수 있다. 전술한 바와 같이, 자기공명식 충전 시스템은 이와 같은 타켓 충전 기능이 없기 때문이다.
다만, 이러한 타겟 충전을 원활하게 수행하기 위해서는 비콘(127)을 통해 인지되고, 사전에 충전 시스템의 접근이 허용된 디바이스(120)를 명확히 지정할 수 있어야 한다. 그리고, 일정 범주내에 인지된 디바이스(120)가 다수인 경우에는 이를 순서를 지정하여 순차적으로 타겟 충전하는 것이 가능하여야 한다.
즉, 비콘(127)은 저전력 블루투스(BLE, 비엘이)를 통한 스마트폰 근거리 통신기술 또는, 이를 이용하여 위치 정보를 전달하기 위하여 특정 신호를 주기적으로 전송하는 기기를 의미한다.
비콘(127)은 소량의 패킷 전송으로 동작이 가능하고 두 기기를 연결시키는 페어링(pairing)이 불필요하며 저전력으로 통신하기 때문에, 다른 근거리 무선통신 기술에 비해 저비용으로 위치를 인식할 수 있다.
근거리 무선통신(NFC)이 접촉식으로 20cm 이내의 근거리에서만 통신이 가능한 반면, 비콘(127)은 비접촉식으로 최대 50m의 원거리 통신을 지원한다. 또한, 오차범위 5cm 이내로 기기의 위치를 파악할 수 있으며, 일대다 및 다대다 서비스 모두 가능하기 때문에 사용자의 취향에 맞는 광고 및 정보 전송, 홈오토메이션, 결제 등 다양한 능동형 서비스를 제공할 수 있다.
본 발명에서는 비콘(127)을 무선 전력 전송에 활용하도록 하였으며, 예를 들어 비콘(127)을 이용하여 매장 내의 위치가 인식된 고객 (또는 그 고객이 소유한 디바이스(120)) 중 매장 관련 홈페이지 등을 통해 디바이스(120)의 무선 충전을 사전에 허용한 고객의 사용 디바이스(120)를 맥 어드레스(Mac Address)를 통하여 인지하고, 그 충전상태를 전송받고 미리 정해진 기준에 따라서 충전 여부를 결정하여 충전을 수행하도록 하였다.
즉, 상기 디바이스(120)의 제2비엘이 모듈(129)에 탑재되는 맥 어드레스는 예를 들어 통신사 서버(운용사 서버)에 미리 등록되며, 등록시 상기 통신사가 제공하는 네트워크를 사용하는 전력 송신 시스템이 이를 인식함으로써 상기 디바이스(120)를 충전 대기 상태로 전환하며, 만일 상기 디바이스(120)가 전원 off 되어 있는 경우라도 상기 제2비엘이 모듈(129)은 전송 신호에 따라서 웨이크-업(wake up)할 수 있어 충전이 가능하다.
이상과 같은 어레이 안테나(119)를 이용한 전력의 송출, 주파수의 발진 등은 모두 제어부(113)에 의해 제어됨은 당연하다고 할 것이다.
또한, 본 발명의 전력 전송 시스템은 100 ~ 220V의 전원에 연결되어 구동되는데, 외부로부터 수신되는 교류전원을 직류전원으로 변환함과 동시에 강압하고, 이를 다시 송신용 교류전원으로 변환하는 전원회로를 포함한다. 즉, 수백 mW 수준의 전력을 전송하기 위해서, 그리고 전력 전송 시스템의 단순화 경량화를 위해서는 이러한 강압과정이 필요하다. 즉, 원격 송신은 교류로 이루어져야 하기 때문에 교류로의 전환 과정이 반드시 필요하다. 이와 같은 기능은 본 발명의 시스템에 탑재되는 전원회로에 의하여 구동된다.
현재 알에프 무선 충전의 경우 송신 전력에 비해 수신되는 전력은 아주 미약한 수준이나 이를 개선하기 위해 어레이 안테나(119)를 이용함으로써, 전력 전송의 효율을 개선한다.
어레이 안테나(119)를 이용함으로써, 최근 미세 전류로 동작되는 센서류 및 디바이스(120)들에 적합하게 적용될 수 있으며, 따라서 여기에 본 발명의 효용성이 있는 것이다.
한편, 본 발명에 의한 전력 전송 시스템으로부터 전력을 수신받는 디바이스(120)는 전력 수신 회로부(121); 무선 전력 전송 시스템(110)과 통신을 수행하기 위한 제2비엘이 모듈(129); 상기 제2비엘이 모듈(129)에 의해 위치정보를 포함하는 정보를 전달하는 비콘(127); 및 충전부(125);를 포함한다.
상기 디바이스는 상기 전력 수신 회로부(121)에 탑재되거나, 외장형의 전력 수신 안테나(미도시)와, 제2비엘이 모듈(129)에 탑재되거나 외장형의 비엘이(BLE) 통신 안테나가 더 마련된다.
또한, 상기 디바이스(120)는 교류로 전달되는 무선 전력을 직류로 전환하기 위한 정류 회로부(123)를 더 포함한다.
상기 제2비엘이 모듈(129)은 그 충전 상태를 인지하고 이를 상기 무선 전력 전송 시스템(110)에 정보를 전송하며, 이에 상기 시스템은 충전부(125)의 충전 여부를 확인하고 충전을 수행하는데, 상기 제2비엘이 모듈(129)에는 이러한 기능을 수행할 수 있도록 하는 펌웨어가 탑재되어 있다.
상기 충전 상태는 본 발명의 전력 전송 시스템이 인지한 다수의 디바이스(120) 중에서 어떤 디바이스(120)에 충전할 것인지를 결정하는 기준이 된다.
예를 들어서 도 4에서 도시된 바와 같이, 무선 전력 전송 대상인 디바이스(120)의 충전 잔량이 30%인 디바이스(120-3)와 20%인 디바이스(120-2) 및 5%인 디바이스(120-1)가 있다고 가정하였을 때, 5%인 사용자를 먼저 충전하도록 기준을 삼을 수 있다.
또한, 도시되지는 아니하였으나, 만일 5% 잔량이 사용자가 2인 있을 때에는 이중 무작위로 선택된 1인 또는 본 발명의 시스템이 먼저 인지한 1인에게 그 충전 잔량이 15%가 될 때까지 먼저 전력을 전송하여 충전을 수행하고, 이후에 다른 1인에게 충전 잔량이 15%가 될 때까지 전력을 전송하고, 이러한 요령으로 전력을 교번하여 전송하도록 할 수도 있다.
다만, 이와 같은 전력 전송의 운용방법은 이에 한정되는 것은 아님은 자명하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 알에프 무선 전력 전송 시스템(110)의 운용을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 무선 전력 전송 시스템(110)은 사용자와의 관계에서, 디바이스(120)의 맥 어드레스를 매개로 사용자의 위치를 파악하고, 디바이스(120) 및 디바이스(120) 사용자의 식별 정보(디바이스(120)의 종류, 통신사, 성별, 연령 등)를 포함하여 개인 정보를 수집하며, 충전을 실행하고, 해당 사용자에 대한 일련의 커뮤니케이션 이력을 중앙서버(130)(예를 들어 시스템 운영자)에 전송하는 역할을 수행한다.
이와 같은 맥 어드레스를 이용한 디바이스(120) 및 사용자의 정보는 빅데이터 분석용 데이터로 전용될 수 있으며, 이에 따른 맞춤형 정보를 제공함으로써, 사용자에게 보다 향상된 편의성을 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 알에프 무선 전력 전송 시스템(110)의 작동 순서도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 전력 전송 시스템은 먼저, 충전 대상 디바이스(120)를 비콘(127)을 통해서 인식한다.
이후, 비콘(127)에 의하여 인식된 디바이스(120)의 충전상태를 점검하며, 디바이스(120)는 충전 대기상태로 전환된다. 이 때, 복수의 디바이스(120)가 감지되는 경우 이들에 미리 정해진 기준에 따라 순번을 매긴다.
이후, 전원회로는 교류전원을 인가받고, 이를 강압한 후 강압된 전압에 따르는 전류를 어레이 안테나(119)가 전력을 송출할 수 있도록 교류로 전환한다.
이후, 교류로 전환된 전류를 이용하여 어레이 안테나(119)를 통해 디바이스(120)로 전력을 송출한다. 이 때, 복수의 디바이스(120)가 감지된 경우에는 순번에 따라서 첫번째 디바이스(120)부터 순차적으로 충전을 수행한다. 즉, 하나의 디바이스(120)에 대한 충전이 완료되면, 다음 순번의 디바이스(120)에 대한 충전을 개시한다.
이로써, 낮은 전력을 운용하더라도 어레이 안테나에 의해 집중하고, 한번에 하나의 디바이스에만 충전을 수행함으로써, 충전의 효율성을 높일 수 있다.
이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 안정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110 : 무선 전력 전송 시스템 111 : 제1비엘이 모듈
113 : 제어부 115 : AC/DC 변환부
117 : 주파수 발진부 119 : 어레이 안테나
120 : 디바이스 121 : 전력 수신 회로부
123 : 정류 회로부 125 : 충전부
127 : 비콘 129 : 제2비엘이 모듈
130 : 서버

Claims (9)

  1. 전력 수신부 및 통신수단이 탑재된 디바이스를 원격 충전하기 위한 알에프 무선 전력 전송 시스템에 있어서,
    주파수를 발진하는 주파수 발진부;
    교류 전력을 송신하는 송신용 어레이 안테나;
    상기 디바이스와 근거리 무선통신을 수행하는 제1비엘이(BLE) 모듈; 및
    전력의 송신을 제어하는 제어부;
    를 포함하여 구성되며,
    상기 디바이스는,
    전력 수신 회로부;
    무선 전력 전송 시스템과 통신을 수행하기 위한 제2비엘이 모듈;
    상기 제2비엘이 모듈에 의해 위치정보를 포함하는 정보를 전달하는 비콘; 및
    충전부;
    를 장착한 웨어러블 디바이스 또는 모바일 디바이스이고,
    상기 어레이 안테나는 파악된 디바이스의 위치에 연동하여 운용되며,
    한정된 공간인 매장에서 사용됨을 고려하여, 상기 주파수 발진부는 700MHz ~ 1.1GHz 대역의 주파수를 발생시켜, 수백 mW의 전력을 전송할 수 있도록 하되, 상기 어레이 안테나에 반사판을 부착하여 지향성을 높이고,
    무선 전력 전송 시스템은 사용자와의 관계에서, 디바이스의 맥 어드레스를 매개로 사용자의 위치를 파악하고, 디바이스 및 디바이스의 종류, 통신사, 성별, 연령을 포함하는 디바이스 사용자의 식별 정보를 수집하며, 충전을 실행하고, 해당 사용자에 대한 일련의 커뮤니케이션 이력을 중앙서버에 전송하는 것을 특징으로 하는 어레이 안테나가 구비되는 알에프 무선 전력 전송 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 디바이스는 무선으로 수신된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하기 위한 정류 회로부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이 안테나가 구비되는 알에프 무선 전력 전송 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디바이스의 제2비엘이 모듈에 탑재되는 맥 어드레스(Mac Address)는 시스템 운용사 또는 이러한 운용사와 제휴된 통신사 서버에 미리 등록되며, 등록시 상기 통신사가 제공하는 네트워크를 사용하는 전력 송신 시스템의 통신수단이 이를 인식함으로써 상기 디바이스를 충전 대기 상태로 전환하는 하는 것을 특징으로 하는 어레이 안테나가 구비되는 알에프 무선 전력 전송 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 통신수단은 비콘을 통해 상기 디바이스로부터 충전 잔량을 전송받는 것을 특징으로 하는 어레이 안테나가 구비되는 알에프 무선 전력 전송 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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