KR101905899B1 - 자기장 통신을 이용한 비접촉 충전 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자기장 통신을 이용한 비접촉 충전 시스템 및 방법을 제공한다. 자기장 통신을 이용한 비접촉 충전 시스템은 수전코어가 구비된 상태에서 상기 수전코어를 통해 전력을 전달받아 충전하는 비접촉 수전부와 자기장 통신을 수행하는 복수의 비접촉 충전부 및 복수의 비접촉 충전부로 전력을 분배하는 제어장치를 포함하며, 각 비접촉 충전부는 비접촉 수전부로 전력을 전달하는 충전코어 및 비접촉 수전부로 전력을 전달하는 동시에, 인접 다중접속 충전장치에 의한 간섭여부를 판단하여 간섭 알림 신호를 생성하고, 인접 다중접속 충전장치가 간섭 알림 신호를 전달하는 경우, 간섭이 발생되지 않는 범위로 출력파워를 감소시켜 자기장 통신을 수행하는 자기장 통신모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자기장 통신을 이용한 비접촉 충전 시스템 및 방법{Inductive charging system using magnetic field area network, and method thereof}
본 발명은 자기장 통신을 이용한 비접촉 충전 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인접한 다중접속 충전장치와의 신호간섭 없이 복수의 다중접속 충전장치가 비접촉으로 충전을 수행하는 동시에 자기장 통신을 수행하여 데이터를 송수신하는 자기장 통신을 이용한 비접촉 충전 시스템 및 방법에 관한 것이다.
현재 전기자동차(Electric Vehicle, EV)(이하, "차량"이라고 함)의 비접촉 충전을 위한 비접촉 충전 장치는 커넥터 연결 등의 안전사고에의 노출이 비교적 적고 기존의 접촉식의 커넥터, 인렛 등의 소모품의 교체 등이 발생하지 않아 비용 면에서도 저가로 구현할 수 있어 최근 각광을 받고 있다.
이러한 비접촉 충전 장치는 외부로 자기장이 장시간 노출되고 접촉식과 마찬가지로 차량의 배터리를 충전시키는데 있어 발생할 수 있는 위험요소들이 있어 데이터 통신이 반드시 필요하다.
차량을 비접촉 충전을 위해서는 일반적으로 비접촉 충전부가 매설될 가능성이 높기 때문에 흙, 금속 등의 매질을 뚫고 데이터 통신이 가능한 자기장 통신을 주로 이용한다.
그러나, 자기장 통신은 128KHz의 단일 대역만을 사용해야 하므로 시분할 방식으로 접속을 제한하여 한 시간구간에 한 개의 모듈만 통신을 해야 하는 문제점이 있다.
따라서, 자기장 통신을 이용하여 비접촉으로 차량을 충전할 때, 인접한 차량과의 데이터 간섭 없이 다수의 차량이 비접촉으로 동시에 충전을 수행하기 위한 기술이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 인접한 다중접속 충전장치와의 신호간섭 없이 복수의 다중접속 충전장치가 비접촉으로 충전을 수행하는 동시에 자기장 통신을 수행하여 데이터를 송수신하는 자기장 통신을 이용한 비접촉 충전 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 자기장 통신을 이용한 비접촉 충전 시스템에 있어서,
수전코어가 구비된 상태에서 상기 수전코어를 통해 전력을 전달받아 충전하는 비접촉 수전부와 자기장 통신을 수행하는 복수의 비접촉 충전부; 및 상기 복수의 비접촉 충전부로 전력을 분배하는 제어장치를 포함하며, 각 비접촉 충전부는, 상기 비접촉 수전부로 전력을 전달하는 충전코어; 및 상기 비접촉 수전부로 전력을 전달하는 동시에, 인접 다중접속 충전장치의 수신신호와 식별자를 이용한 인접 다중접속 충전장치에 의한 간섭여부 판단결과에 따라 제1 간섭 알림 신호를 생성하여 상기 식별자가 할당된 인접 다중접속 충전장치로 전달하는 자기장 통신모듈;을 포함하고, 상기 제1 간섭 알림 신호는, 상기 식별자가 할당된 인접 다중접속 충전장치로 하여금, 상기 식별자가 할당된 인접 다중접속 충전장치에 의한 간섭이 발생되지 않는 범위로 자기장 통신의 출력파워를 산출하여 송신신호를 전달하도록 하는 것이며, 상기 자기장 통신모듈은, 인접 다중접속 충전장치에 의해 생성된 제2 간섭 알림 신호가 전달되면, 인접 다중접속 충전장치에서 간섭이 발생되지 않는 범위로 자기장 통신의 출력파워를 감소시켜 자기장 통신을 수행하는 것일 수 있다.
상기 자기장 통신모듈은 상기 출력파워가 감소된 상태에서 상기 비접촉 수전부로부터 수신신호가 전달되는 경우, 상기 수신신호를 증폭하는 것을 특징으로 한다.
상기 수신신호는 가중치(weighting) 기법을 이용하여 증폭되어 자기장 통신을 수행하는데 이용되는 것을 특징으로 한다.
상기 비접촉 충전부는 상기 수신신호를 PLC 프로토콜로 변환하는 데이터 변환부; 및 상기 PLC 프로토콜로 변환된 수신신호를 상기 제어장치로 전달하기 위해 상기 제어장치와 통신링크를 형성하는 전력선 통신모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 비접촉 충전부는 상기 전력선 통신모듈로부터 PLC 프로토콜로 변환된 수신신호를 전달받아 상기 제어장치로 전달하는 관리부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 자기장 통신모듈은 상기 수신신호에 대한 프로토콜을 분석하여 식별자를 검출하고, 상기 식별자가 상기 인접 다중접속 충전장치의 식별자인 지를 판단하는 식별자 판단부; 상기 식별자가 상기 인접 다중접속 충전장치의 식별자인 경우, 상기 수신신호의 레벨을 측정하는 수신파워 측정부; 상기 수신신호의 레벨이 자기장 통신을 수행하는데 간섭을 미치는 지의 여부를 판단하는 간섭여부 판단부; 및 상기 수신신호의 레벨에 의해 간섭이 발생하면 상기 간섭 알림 신호를 생성하여 해당 인접 다중접속 충전장치로 전달하는 모듈 관리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 자기장 통신모듈은 상기 인접 다중접속 충전장치로부터 상기 간섭 알림 신호를 전달받으면, 간섭이 발생하지 않도록 상기 출력파워를 감소시키는 출력파워 산출부; 및 상기 출력파워 산출부로부터 감소된 출력파워를 전달받으며, 상기 감소된 출력파워로 송신신호를 전달시키는 출력파워 조정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 비접촉 수전부는 상기 전력을 수신하여 충전을 수행하는 배터리; 및 상기 복수의 비접촉 충전부 중 어느 하나로부터 전력을 전달받는 동시에, 자기장 통신을 수행하는 자기장 통신모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 비접촉 충전 시스템에서 전력을 충전하는 비접촉 수전부와 자기장 통신을 수행하는 비접촉 충전부에서 자기장 통신을 이용하여 비접촉 다중접속 충전을 수행하는 방법에 있어서,
제어장치로부터 전력을 전달받아 상기 비접촉 수전부로 전달하는 단계; 상기 비접촉 수전부로 전력을 전달하는 동시에 상기 비접촉 수전부와 자기장 통신을 수행하여 수신신호를 전달받는 단계; 상기 수신신호에 대한 프로토콜을 분석하여 식별자를 검출하고, 상기 식별자가 인접 다중접속 충전장치의 식별자인지를 판단하는 단계; 상기 식별자가 상기 인접 다중접속 충전장치의 식별자인 경우, 상기 수신신호의 레벨을 측정하는 단계; 상기 수신신호의 레벨이 상기 비접촉 충전부와 상기 비접촉 수전부가 자기장 통신을 수행하는데 간섭을 미치는지를 판단하는 단계; 및 상기 수신신호의 레벨에 의해 간섭이 발생하면, 간섭이 발생하고 있음을 알리는 제1 간섭 알림 신호를 생성하여 상기 식별자가 할당된 인접 다중접속 충전장치로 전달하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 간섭 알림 신호는, 상기 식별자가 할당된 인접 다중접속 충전장치로 하여금, 상기 식별자가 할당된 인접 다중접속 충전장치에 의한 간섭이 발생되지 않는 범위로 자기장 통신의 출력파워를 산출하여 송신신호를 전달하도록 하는 것이며, 상기 비접촉 충전부에 의해 자기장 통신을 수행하는 경우에는, 인접 다중접속 충전장치에 의해 생성된 제2 간섭 알림 신호가 전달되면, 인접 다중접속 충전장치에서 간섭이 발생되지 않는 범위로 자기장 통신의 출력파워를 감소시켜 자기장 통신을 수행하는 것을 특징으로 한다.
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상기 출력파워가 감소된 상태에서 상기 비접촉 수전부로부터 수신신호가 전달되는 경우, 상기 수신신호를 증폭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수신신호는 가중치(weighting) 기법을 이용하여 증폭되어 자기장 통신을 수행하는데 이용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 본 발명의 실시예서는 비접촉 수전부로 전력을 전달하는 동시에 자기장 통신을 이용하여 비접촉 수전부로부터 수신신호가 전달되면, 인접 다중접속 충전장치에 의한 간섭이 발생하고 있는 지를 판단하여 간섭 알림 신호를 생성하고, 이를 해당 식별자의 다중접속 충전장치로 전달하며, 반대로 인접 다중접속 충전장치가 간섭 알림 신호가 전달하면, 간섭이 발생하지 않는 범위로 출력파워를 감소시켜 비접촉 수전부로 송신신호를 전달함에 따라 종래 일정 시간구간에서 하나의 다중접속 충전장치만이 자기장 통신을 수행하던 것과 달리 복수의 다중접속 장치가 신호간섭 없이 동시에 자기장 통신을 수행하여 비접촉으로 데이터를 송수신할 수 있다.
도 1은 종래 자기장 통신을 이용한 비접촉 충전의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자기장 통신을 이용한 다중접속 충전장치를 포함하는 비접촉 충전시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시한 다중접속 충전장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시한 본 발명의 실시예에 따른 자기장 통신모듈을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자기장 통신의 수행 시 인접 다중접속 충전장치에 의해 간섭이 발생하고 있음을 알리고 제어하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자기장 통신을 수행 시 인접 다중접속 충전장치가 간섭 받고 있음을 알리는 경우의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서,ㄴ 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 종래 자기장 통신을 이용한 비접촉 충전의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래 자기장 통신을 이용하여 비접촉식으로 충전하기 위해 차량(10)이 충전소(20)로 진입한 경우, 충전소(20)의 지면(10) 아래에 매설된 비접촉 충전모듈(30)에 의해 전자기 유도 현상이 발생하여 전력이 차량(10)의 수전모듈(11)으로 전송된다.
이와 동시에, 충전소(30)에 구비된 자기장 통신 모듈(도시하지 않음)에 의해 자기장 통신 신호(31)가 차량(10)의 수전모듈(11)로 전달된다. 이때, 자기장 통신 신호(31)는 인접해 있는 또 다른 비접촉 충전모듈(40, 50)로 유효한 간섭신호가 되어 전달될 수 있다.
이론적으로 원계거리(far field) 통신의 전자기파는 매질에 의한 유전율에 영향을 많이 받는 반면, 자기장 통신의 경우는 매질의 영향을 거의 받지 않는다. 그리고, 자기장 영역은
Figure 112011074997181-pat00001
까지를 일컫는데, 국가표준(KS)에 고시된 자기장 통신용 주파수 128KHz는 파장(
Figure 112011074997181-pat00002
)이 2343.75 m가 되어 자기장 영역은 이론적으로
Figure 112011074997181-pat00003
가 된다. 즉, 충전소(30)의 충전장치간 거리가 5m 미만이 되는 경우 인접한 비접촉 충전모듈간에 신호의 간섭이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
이하, 이러한 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 자기장 통신을 이용한 비접촉 충전 시스템 및 방법에 대하여 도 2 내지 도 6을 참고하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자기장 통신을 이용한 다중접속 충전장치를 포함하는 비접촉 충전 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 비접촉 충전시스템(1)은 복수의 다중접속 충전장치(100a-100c) 및 제어장치(200)를 포함한다.
복수의 다중접속 충전장치(100a-100c)는 각각 비접촉 충전부(110) 및 비접촉 수전부(120)를 포함하며, 고유 식별자가 할당된다. 본 발명의 실시예에 따른 복수의 다중접속 충전장치(100a-100c)의 구성은 동일하므로 이하 다중접속 충전장치(100b)를 기준으로 설명한다.
비접촉 충전부(110)는 전력을 전달하기 위한 충전코어(도시하지 않음)를 포함하며, 충전소(300)의 지면(310) 아래 매설된다. 그리고, 비접촉 충전부(110)는 제어장치(200)로부터 전력을 전달받아 비접촉 수전부(120)로 전달하는 동시에 자기장 통신을 수행하여 충전관련 정보를 송수신한다. 그리고, 비접촉 충전부(110)는 제어장치(200)로부터 전력을 전달받는 동시에 전력선 통신을 수행하여 충전관련 정보를 송수신한다.
또한, 비접촉 충전부(110)는 인접한 자기장 통신 네트워크를 이용하는 다중접속 충전장치(이하, "인접 다중접속 충전장치"라고 함)(100a, 100c)에 의한 신호간섭이 발생하고 있는 지를 판단하여 간섭이 발생하고 있음을 해당 다중접속 충전장치로 알리기 위한 간섭 알림 신호를 생성하여 전달하며, 반대로 인접 다중접속 충전장치로부터 간섭 알림 신호가 전달되면 간섭이 발생하지 않는 범위로 출력파워를 감소시켜 자기장 통신을 수행한다.
본 발명의 실시예에 따른 충전관련 정보는 다중접속 충전장치에 구비된 배터리의 상태정보(오류, 준비, 경고 등), 배터리 과온에 의한 전압/전류 제어값, 충전 요구값, 배터리 충전잔량(SOC), 충전잔여시간, 비접촉 충전 중인 전압/전류값, 다중접속 충전장치의 상태 정보(오류, 준비, 경고 등), 충전장치 제어정보 등이 포함된다.
비접촉 수전부(120)는 충전소(300)에 진입하여 비접촉 충전하려는 차량(도시하지 않음)에 구비되며, 전력을 수신하기 위한 수신코어(도시하지 않음)를 포함한다. 그리고, 비접촉 수전부(120)는 비접촉 충전부(110)로부터 전력을 전달받는 동시에 자기장 통신을 수행하여 충전관련 정보를 송수신한다.
한편, 제어장치(200)는 다중접속 충전장치(100)의 비접촉 충전부(110)를 제어하고, 비접촉 충전부(110)와 비접촉 수전부(120)에서 송수신되는 충전관련 정보를 표시하기 위한 터치스크린(210)을 포함한다. 그리고, 제어장치(200)는 전력계통(도시하지 않음)으로부터 전력을 전달받아 각 다중접속 충전장치의 비접촉 충전부(110)로 분배하며, 이와 동시에 전력선 통신을 수행한다.
도 3은 도 2에 도시한 다중접속 충전장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 제어장치(200)와 전력선 통신을 수행하는 다중접속 충전장치(100)는 비접촉 충전부(110) 및 비접촉 수전부(120)를 포함한다.
먼저, 비접촉 충전부(110)는 자기장 통신모듈(111), 데이터 변환부(112), 전력선 통신모듈(113), 관리부(114), 변환부(115) 및 충전코어(116)를 포함한다.
자기장 통신모듈(111)은 충전코어(116)가 비접촉 수전부(120)로 전력을 전달하면, 이와 동시에 비접촉 수전부(120)의 자기장 통신 모듈(121)과 자기장 통신을 수행하여 충전관련 정보를 송수신한다. 즉, 자기장 통신모듈(111)은 비접촉 수전부(120)로부터 전달된 충전관련 정보를 데이터 변환부(112)로 전달한다. 자기장 통신모듈(111)은 제어장치(200)로부터 전달되는 충전관련 정보를 비접촉 수전부(120)의 자기장 통신모듈(121)로 전달한다.
또한, 자기장 통신모듈(111)은 비접촉 수전부(120)와 충전관련 정보를 송수신하며, 자기장 통신을 이용하는 인접 다중접속 충전장치에 의한 간섭여부를 판단하여 해당 인접 다중접속 충전장치로 간섭이 발생하고 있음을 알리며, 반대로 인접 비접촉 다중접속 충전장치가 간섭 알림 신호를 전달하면 간섭이 발생되지 않는 범위로 출력파워를 감소시켜 자기장 통신을 수행한다.
데이터 변환부(112)는 자기장 통신 프로토콜에 의해 수신된 충전관련 정보를 PLC 프로토콜로 변환한다. 그리고, 데이터 변환부(112)는 PLC 프로토콜로 변환된 충전관련 정보를 전력선 통신모듈(113)로 전달한다.
전력선 통신모듈(113)은 제어장치(200)와 연결되어 있는 전력선(220)에 통신신호를 커플링하여 제어장치(200)와 데이터 통신 링크를 형성한다. 전력선 통신모듈(113)은 제어장치(200)로 PLC 프로토콜로 변환된 충전관련 정보를 전달한다.
관리부(114)는 제어장치(200)로부터 전력을 공급받는다. 그리고, 관리부(114)는 전달된 전력을 변환부(115)로 전달한다. 관리부(114)는 전력선 통신모듈(113)로부터 PLC 프로토콜로 변환된 충전관련 정보를 전달받고, 제어장치(200)로 전달한다.
변환부(115)는 관리부(114)로부터 전력을 전달받는다. 그리고, 변환부(115)는 비접촉으로 전력을 전달하기 위해 주파수 변환 과정을 거쳐 충전코어(116)로 전류를 전달하여 유도전력이 발생되도록 한다.
충전코어(116)는 변환부(115)로부터 전류가 전달되면 유도전력을 발생시켜 비접촉 수전부(120)로 전달한다.
한편, 비접촉 수전부(120)는 자기장 통신모듈(121), 배터리관리 시스템(122), 배터리(123), 변환부(124) 및 수전코어(125)를 포함한다.
자기장 통신모듈(121)은 수전코어(125)가 비접촉 충전부(110)로부터 유도전력을 전달받으면, 이와 동시에 비접촉 충전부(110)의 자기장 통신모듈(111)과 자기장 통신을 수행하여 충전관련 정보를 송수신한다. 즉, 자기장 통신모듈(121)은 비접촉 충전부(110)로부터 전달된 충전관련 정보를 배터리관리 시스템(122)으로 전달한다. 또한, 자기장 통신모듈(121)은 배터리관리 시스템(122)으로부터 전달되는 충전관련 정보를 비접촉 충전부(110)의 자기장 통신모듈(111)로 전달한다.
배터리관리 시스템(122)은 충전관련 정보를 자기장 통신모듈(121)로부터 전달받으며, 상기 충전관련 정보를 이용하여 배터리(123)를 관리한다.
배터리(123)는 변환부(124)를 통해 전달된 전력을 전달받아 충전을 수행한다.
변환부(124)는 수전코어(125)로부터 유도전력을 전달받는다. 그리고, 변환부(124)는 유도전력을 배터리(123)에 저장 가능한 전력으로 변환하고, 배터리(123)로 전달한다.
수전코어(125)는 비접촉 충전부(110)의 충전코어(116)로부터 전류로 전달된 유도전력을 전달받아 변환부(124)로 전달한다.
도 4는 도 3에 도시한 본 발명의 실시예에 따른 자기장 통신모듈을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4에서는 비접촉 충전부(110)와 비접촉 수전부(120)의 자기장 통신모듈(111, 121)의 구성은 동일하므로 비접촉 충전부의 자기장 통신모듈(111)을 이용하여 구성을 구체적으로 설명하며, 제어장치(200)로부터 전달된 충전관련 정보를 비접촉 수전부(120)로 전달하는 것으로 가정한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 비접촉 충전부(110)의 자기장 통신모듈(111)은 모듈 관리부(1111), 신호처리부(1112), 출력파워 조정부(1113), 안테나부(1114), 출력파워 산출부(1115), 식별자 판단부(1116), 수신파워 측정부(1117) 및 간섭여부 판단부(1118)를 포함한다.
모듈 관리부(1111)는 제어장치(200)로부터 충전관련 정보를 전달받는다. 그리고, 모듈 관리부(1111)는 디지털 신호로 전달된 충전관련 정보를 신호처리부(1112)로 전달한다. 한편, 모듈 관리부(1111)는 간섭여부 판단부(1118)에서 인접 다중접속 충전장치에 의해 간섭이 발생하고 있음을 감지하여 해당 식별자와 수신신호를 전달하면, 해당 식별자에 의해 간섭이 발생하고 있음을 알리기 위한 간섭 알림 신호를 생성하고 출력파워 조정부(1113)과 안테나부(1114)를 통해 해당 식별자로 전달되도록 한다.
신호처리부(1112)는 DAC(digital analog converter)일 수 있으며, 디지털 신호로 전달된 충전관련 정보를 아날로그 신호로 변환하고, 이를 출력파워 조정부(1113)로 전달한다.
출력파워 조정부(1113)는 신호처리부(1112)로부터 전달된 아날로그 신호, 즉 송신신호를 안테나부(1114)로 전달한다. 한편, 출력파워 조정부(1113)는 인접 다중접속 충전장치로부터 간섭 알림 신호가 전달되어 출력파워 산출부(1115)로부터 간섭이 발생하지 않는 범위의 출력파워가 전달되면, 전달된 출력파워로 송신신호가 전달되도록 한다.
안테나부(1114)는 출력파워 조정부(1113)로부터 전달된 송신신호를 전달받고, 자기장 통신을 이용하여 비접촉 수전부(120)로 전달한다. 안테나부(1114)는 자기장 통신을 이용하여 비접촉 수전부(120)로부터 충전관련 정보에 대한 아날로그 신호, 즉 수신신호를 전달받고, 이를 출력파워 산출부(1115) 및 식별자 판단부(1116)로 전달한다.
출력파워 산출부(1115)는 안테나부(1114)를 통해 인접 다중접속 충전장치로부터 간섭 알림 신호를 전달받는 경우, 간섭이 미치지 않는 범위로 자기장 통신의 출력파워를 산출한다. 그리고, 출력파워 산출부(1115)는 송신신호가 산출된 출력파워에 의해 전송될 수 있도록 산출된 출력파워를 출력파워 조정부(1113)로 전달한다.
구체적으로, 출력파워 산출부(1115)는 근거리 손실모델(Near Field Path loss)을 적용하여 출력파워를 산출한다. 즉, 주파수와 거리에 따른 인접 다중접속 충전장치에서의 수신전력[PE(d,f)]은 수학식 1과 같다.
Figure 112011074997181-pat00004
여기서, PE(d,f)는 인접 다중접속 충전장치에서의 수신전력이며, GTX, GRX 는 송신과 수신 시 안테나의 이득이며, PTX 는 송신전력이며, PRX 는 수신전력이며, d는 인접 다중접속 충전장치와의 거리이며, k는 상수로
Figure 112011074997181-pat00005
이다.
이처럼 인접한 다중접속 충전장치간의 직선거리는 측정 가능한 고정인자이므로 자기장통신용 안테나 이득(GTX, GRX)수치 등을 활용하여 인접 다중접속 충전장치로 전달되는 수신전력[PE(d,f)]가 유효하지 않은 신호가 되도록 출력파워를 산출한다.
식별자 판단부(1116)는 수신신호의 프로토콜을 분석하여 식별자를 검출한다. 식별자 판단부(1116)는 검출한 식별자가 비접촉 수전부(120)의 식별자인지의 여부를 판단한다. 식별자 판단부(1116)는 검출한 식별자가 비접촉 수전부(120)의 식별자가 아닌 인접 다중접속 충전장치에서 수신된 식별자인 경우, 해당 식별자와 수신신호를 수신파워 측정부(1117)로 전달한다.
수신파워 측정부(1117)는 식별자 판단부(1116)로부터 해당 식별자와 수신신호를 전달받는다. 그리고, 수신파워 측정부(1117)는 수신신호의 레벨을 측정하고, 이를 간섭여부 판단부(1118) 및 출력파워 산출부(1115)로 전달한다.
간섭여부 판단부(1118)는 수신파워 측정부(1117)로부터 수신신호의 레벨을 전달받는다. 그리고, 간섭여부 판단부(1118)는 수신신호의 레벨이 비접촉 충전부(110)와 비접촉 수전부(120)가 자기장 통신을 수행하는데 간섭을 미치는 지의 여부를 판단한다. 판단결과 자기장 통신을 수행하는데 간섭을 미치는 경우, 간섭여부 판단부(1118)는 해당 식별자에 대한 정보와 수신신호를 모듈 관리부(1111)로 전달하여 인접한 인접 다중접속 충전장치에 의해 간섭이 발생하고 있음을 알린다.
다시 말해, 제어장치로부터 전달된 전력이 비접촉 수전부로 전달되는 동시에 자기장 통신모듈(111)은 자기장 통신을 이용하여 수신신호를 전달받아 인접 다중접속 충전장치에 의한 간섭이 발생하고 있는 지를 판단하여 간섭 알림 신호를 생성하고, 이를 해당 식별자의 다중접속 충전장치로 전달하며, 반대로 인접 다중접속 충전장치로부터 간섭 알림 신호가 전달되면, 간섭이 발생하지 않는 범위로 출력파워를 감소시켜 송신신호를 전달하며, 수신신호가 전달되면 가중치(weighting) 기법을 적용시켜 수신신호를 증폭하여 데이터의 검출확률이 향상시킨다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자기장 통신의 수행 시 인접 다중접속 충전장치에 의해 간섭이 발생하고 있음을 알리고 제어하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 차량이 충전을 위해 충전소(300)에 주차하면, 다중접속 충전장치(100b)의 비접촉 충전부(110)는 제어장치(200)로부터 전력을 전달받아 비접촉 수전부(120)로 전달하는 동시에 자기장 통신을 수행하여 충전관련 정보, 즉 송신신호를 전달한다(S100).
비접촉 수전부(120)는 전력을 수신하는 동시에 수신신호를 생성하여 비접촉 충전부(110)의 안테나(1114)를 통해 식별자 판단부(1116)로 전달한다(S110).
그러면, 식별자 판단부(1116)는 수신신호의 프로토콜을 분석하여 식별자를 검출한다(S120). 식별자 판단부(1116)는 검출한 식별자가 비접촉 수전부(120)의 식별자인지를 판단하고, 판단결과 비접촉 수전부(120)의 식별자가 아닌 다른 식별자가 존재하는 경우, 즉 인접 다중접속 충전장치의 식별자이면 해당 식별자와 수신신호를 수신파워 측정부(1117)로 전달한다.
수신파워 측정부(1117)는 수신신호를 이용하여 수신신호의 레벨을 측정한다(S130). 그리고, 수신파워 측정부(1117)는 측정한 수신신호의 레벨을 간섭여부 판단부(1118)로 전달한다.
간섭여부 판단부(1118)는 수신신호의 레벨이 비접촉 충전부(110)와 비접촉 수전부(120)가 자기장 통신을 수행하는데 간섭을 미치는 지의 여부를 판단한다(S140).
판단결과 수신신호에 의해 간섭이 발생하는 경우, 간섭여부 판단부(1118)는 인접 다중접속 충전장치의 식별자와 수신신호를 모듈 관리부(1111)로 전달한다. 그러면, 모듈 관리부(1111)는 인접 다중접속 충전장치에 의해 간섭이 발생하고 있음을 알려, 해당 식별자가 할당된 인접 다중접속 충전장치의 출력파워를 감소시키기 위해 간섭 알림 신호를 생성하고, 이를 출력파워 조정부(1113)와 안테나부(1114)를 통해 해당 인접 다중접속 충전장치로 전달되도록 한다(S150).
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자기장 통신을 수행 시 인접 다중접속 충전장치가 간섭이 발생되고 있음을 알리는 경우의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 비접촉 충전부(110)는 제어장치(200)로부터 전력을 전달받으며, 전달된 전력을 비접촉 수전부(120)로 전달한다(S200). 이와 동시에 비접촉 충전부(110)는 비접촉 수전부(120)와의 자기장 통신 중 인접 다중접속 충전장치가 간섭 받고 있음을 알리는 간섭 알림 신호를 전달하였는지의 여부를 판단한다(S210).
판단결과 간섭 알림 신호가 전달된 경우, 비접촉 충전부(110)의 출력파워 산출부(1115)는 간섭이 미치지 않는 범위로 자기장 통신의 출력파워를 산출한다(S220). 그리고, 출력파워 산출부(1115)는 산출된 출력파워를 출력파워 조정부(1113)로 전달한다.
출력파워 조정부(1113)는 인접 다중접속 충전장치 간섭이 발생하지 않도록 산출된 출력파워로 송신신호가 전달되도록 한다(S230).
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 비접촉 충전부는 전력을 비접촉 수전부로 전달하는 동시에 자기장 통신을 이용하여 비접촉 수전부로부터 수신신호가 전달되면, 인접 다중접속 충전장치에 의한 간섭이 발생하고 있는 지를 판단하여 간섭 알림 신호를 생성하고, 이를 해당 식별자의 다중접속 충전장치로 전달하며, 반대로 인접 다중접속 충전장치가 간섭 알림 신호가 전달하면, 간섭이 발생하지 않는 범위로 출력파워를 감소시켜 비접촉 수전부로 송신신호를 전달함에 따라 종래 일정 시간구간에서 하나의 다중접속 충전장치만이 자기장 통신을 수행하던 것과 달리 복수의 다중접속 장치가 신호간섭 없이 동시에 자기장 통신을 수행하여 비접촉으로 데이터를 송수신할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1 : 비접촉 충전시스템 100a-100c: 다중접속 충전장치
110: 비접촉 충전부 111: 자기장 통신모듈
112: 데이터 변환부 113: 전력선 통신모듈
114: 관리부 115: 변환부
116: 충전코어 120: 비접촉 수전부
121: 자기장 통신모듈 122: 배터리관리 시스템
123: 배터리 124: 변환부
125: 수전코어 1111: 모듈 관리부
1112: 신호처리부 1113: 출력파워 조정부
1114: 안테나부 1115: 출력파워 산출부
1116: 식별자 판단부 1117: 수신파워 측정부
1118: 간섭여부 판단부

Claims (13)

  1. 자기장 통신을 이용한 비접촉 충전 시스템에 있어서,
    수전코어가 구비된 상태에서 상기 수전코어를 통해 전력을 전달받아 충전하는 비접촉 수전부와 자기장 통신을 수행하는 복수의 비접촉 충전부; 및
    상기 복수의 비접촉 충전부로 전력을 분배하는 제어장치를 포함하며,
    각 비접촉 충전부는,
    상기 비접촉 수전부로 전력을 전달하는 충전코어; 및
    상기 비접촉 수전부로 전력을 전달하는 동시에, 인접 다중접속 충전장치의 수신신호와 식별자를 이용한 인접 다중접속 충전장치에 의한 간섭여부 판단결과에 따라 제1 간섭 알림 신호를 생성하여 상기 식별자가 할당된 인접 다중접속 충전장치로 전달하는 자기장 통신모듈;을 포함하고,
    상기 제1 간섭 알림 신호는, 상기 식별자가 할당된 인접 다중접속 충전장치로 하여금, 상기 식별자가 할당된 인접 다중접속 충전장치에 의한 간섭이 발생되지 않는 범위로 자기장 통신의 출력파워를 산출하여 송신신호를 전달하도록 하는 것이며,
    상기 자기장 통신모듈은,
    인접 다중접속 충전장치에 의해 생성된 제2 간섭 알림 신호가 전달되면, 인접 다중접속 충전장치에서 간섭이 발생되지 않는 범위로 자기장 통신의 출력파워를 감소시켜 자기장 통신을 수행하는 것인 비접촉 충전 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 자기장 통신모듈은,
    상기 출력파워가 감소된 상태에서 상기 비접촉 수전부로부터 수신신호가 전달되는 경우, 상기 수신신호를 증폭하는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 수신신호는 가중치(weighting) 기법을 이용하여 증폭되어 자기장 통신을 수행하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 비접촉 충전부는,
    상기 수신신호를 PLC 프로토콜로 변환하는 데이터 변환부; 및
    상기 PLC 프로토콜로 변환된 수신신호를 상기 제어장치로 전달하기 위해 상기 제어장치와 통신링크를 형성하는 전력선 통신모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 비접촉 충전부는,
    상기 전력선 통신모듈로부터 PLC 프로토콜로 변환된 수신신호를 전달받아 상기 제어장치로 전달하는 관리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 시스템.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 자기장 통신모듈은,
    상기 수신신호에 대한 프로토콜을 분석하여 식별자를 검출하고, 상기 식별자가 상기 인접 다중접속 충전장치의 식별자인지를 판단하는 식별자 판단부;
    상기 식별자가 상기 인접 다중접속 충전장치의 식별자인 경우, 상기 수신신호의 레벨을 측정하는 수신파워 측정부;
    상기 수신신호의 레벨이 자기장 통신을 수행하는데 간섭을 미치는 지의 여부를 판단하는 간섭여부 판단부; 및
    상기 수신신호의 레벨에 의해 간섭이 발생하면 상기 간섭 알림 신호를 생성하여 해당 인접 다중접속 충전장치로 전달하는 모듈 관리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 자기장 통신모듈은,
    상기 인접 다중접속 충전장치로부터 상기 간섭 알림 신호를 전달받으면, 간섭이 발생하지 않도록 상기 출력파워를 감소시키는 출력파워 산출부; 및
    상기 출력파워 산출부로부터 감소된 출력파워를 전달받으며, 상기 감소된 출력파워로 송신신호를 전달시키는 출력파워 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 비접촉 수전부는,
    상기 전력을 수신하여 충전을 수행하는 배터리; 및
    상기 복수의 비접촉 충전부 중 어느 하나로부터 전력을 전달받는 동시에, 자기장 통신을 수행하는 자기장 통신모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전 시스템.
  9. 비접촉 충전 시스템에서 전력을 충전하는 비접촉 수전부와 자기장 통신을 수행하는 비접촉 충전부에서 자기장 통신을 이용하여 비접촉 다중접속 충전을 수행하는 방법에 있어서,
    제어장치로부터 전력을 전달받아 상기 비접촉 수전부로 전달하는 단계;
    상기 비접촉 수전부로 전력을 전달하는 동시에 상기 비접촉 수전부와 자기장 통신을 수행하여 수신신호를 전달받는 단계;
    상기 수신신호에 대한 프로토콜을 분석하여 식별자를 검출하고, 상기 식별자가 인접 다중접속 충전장치의 식별자인지를 판단하는 단계;
    상기 식별자가 상기 인접 다중접속 충전장치의 식별자인 경우, 상기 수신신호의 레벨을 측정하는 단계;
    상기 수신신호의 레벨이 상기 비접촉 충전부와 상기 비접촉 수전부가 자기장 통신을 수행하는데 간섭을 미치는지를 판단하는 단계; 및
    상기 수신신호의 레벨에 의해 간섭이 발생하면, 간섭이 발생하고 있음을 알리는 제1 간섭 알림 신호를 생성하여 상기 식별자가 할당된 인접 다중접속 충전장치로 전달하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 간섭 알림 신호는, 상기 식별자가 할당된 인접 다중접속 충전장치로 하여금, 상기 식별자가 할당된 인접 다중접속 충전장치에 의한 간섭이 발생되지 않는 범위로 자기장 통신의 출력파워를 산출하여 송신신호를 전달하도록 하는 것이며,
    상기 비접촉 충전부에 의해 자기장 통신을 수행하는 경우에는,
    인접 다중접속 충전장치에 의해 생성된 제2 간섭 알림 신호가 전달되면, 인접 다중접속 충전장치에서 간섭이 발생되지 않는 범위로 자기장 통신의 출력파워를 감소시켜 자기장 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 자기장 통신을 이용하여 비접촉 충전 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 수신신호를 PLC 프로토콜로 변환하는 단계;
    상기 제어장치와 통신링크를 형성하는 단계; 및
    상기 PLC 프로토콜로 변환된 수신신호를 상기 제어장치로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 통신을 이용하여 비접촉 충전 방법.
  11. 삭제
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 출력파워가 감소된 상태에서 상기 비접촉 수전부로부터 수신신호가 전달되는 경우, 상기 수신신호를 증폭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 통신을 이용하여 비접촉 충전 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 수신신호는 가중치(weighting) 기법을 이용하여 증폭되어 자기장 통신을 수행하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 자기장 통신을 이용하여 비접촉 충전 방법.
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