KR101982874B1 - 안테나 전류 센싱을 이용하여 주파수 간섭을 방지하는 무선 전력 전송 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안테나 전류 센싱을 이용하여 주파수 간섭을 방지하는 무선 전력 전송 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 전력 전송기와 상기 무선 전력전송기로부터 송출되는 전력신호의 주파수대역에 인접한 주파수를 사용하는 타 기기간에 신호 간섭 및 충돌이 발생하는 것을 회피하기 위하여, 상기 인접 주파수 사용기기에 전류센서를 부착하여 상기 전류센서에서 전류의 흐름을 인지하면 상기 무선 전력 전송기의 작동을 일시적으로 중단하도록 함으로써, 상기 전류센서의 전류 감지 여부에 따라 무선 전력 전송기의 작동을 제어하는 기술에 관한 것이다.

Description

안테나 전류 센싱을 이용하여 주파수 간섭을 방지하는 무선 전력 전송 방법 {METHOD FOR PREVENT FREQUENCY INTERFERENCE OF WIRELESS POWER TRANSMISSION}

본 발명은 안테나 전류 센싱을 이용하여 주파수 간섭을 방지하는 무선 전력 전송 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 전력 전송기와 상기 무선 전력전송기로부터 송출되는 전력신호의 주파수대역에 인접한 주파수를 사용하는 타 기기간에 신호 간섭 및 충돌이 발생하는 것을 회피하기 위하여, 상기 인접 주파수 사용기기에 전류센서를 부착하여 상기 전류센서에서 전류의 흐름을 인지하면 상기 무선 전력 전송기의 작동을 일시적으로 중단하도록 함으로써, 상기 전류센서의 전류 감지 여부에 따라 무선 전력 전송기의 작동을 제어하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 유도기전력 방식을 이용하여 서로 이격된 장치들 간에 전력을 전송하기 위한 기술로 무선 전력 전송 시스템이 사용되고 있다. 이러한 무선 전력 전송 시스템은 특정 범위의 주파수(일반적으로 100 내지 210Khz의 주파수)를 이용하여 이격된 위치에 배치된 장치들 간의 전력 전송을 가능하게 하는데, 무선 신호를 이용하여 전력을 전송하고 있기 때문에 만일 전력을 전송하기 위한 신호가 사용하는 주파수대역에 인접한 주파수를 사용하는 타 기기가 가까운 거리에 있을 경우 주파수 간섭이 일어나 오작동이 발생할 가능성이 있었다.

따라서, 상기와 같은 주파수 간섭 및 충돌을 회피하기 위하여 일반적으로 멀티채널 기술이 사용되고 있다. 그러나, 상기와 같은 무선 전력 전송의 분야에 있어서는 현실적으로 사용할 수 있는 주파수 대역이 대단히 한정되어 있는 실정이다. 그러므로, 무선으로 전력을 전송하기 위하여 주파수를 다양하게 변경하여 사용하는데 한계를 갖는 단점이 있었다. 또한, 만일 주파수를 변경할 경우, 사용 주파수의 변경에 따라서 전력 전송 효율이 필연적으로 변화하여야 하며, 그 변화폭이 대단히 크기 때문에 현실적으로 적용이 어려운 문제가 있었다.

또한, 다른 방법으로 사로 다른 장치들 간에 주파수 간섭을 방지하기 위하여 전자파의 영향이 미치는 물리적인 영역을 줄이기 위하여 전자기 차폐를 하는 방법이 사용되고 있었다. 그러나, 이러한 방법은 전자기 차폐 구조를 적용시키기 위하여 차폐수단을 부가적으로 더 설치해야 하므로 추가적인 비용이 발생하는 단점을 가지고 있으며, 만일 무선 전력 전송구조를 설계 변경해야할 경우, 무선 전력 전송기의 설계 변경시마다 방사 패턴을 재 측정하여 변경전 적용된 차폐구조를 재 설계해야 하는 단점을 가지고 있다. 따라서, 이러한 전자기 차폐를 이용하는 방법은 개발하는데 번거롭고 개발에 소요되는 시간이 오래 걸린다는 단점이 있었다.

또한, 또다른 방법으로 무선충전기에 통신모듈을 내장하고, 상기 통신모듈을 통하여 통신을 하도록 하여 인접 주파수 사용기기가 작동중인지의 여부를 먼저 확인하고 전원제어를 하는 방법이 사용되고 있었다. 그러나, 이러한 방법은 상기 무선 충전기에 반드시 통신모듈이 내장되어 있어야 한다는 제한이 있으며, 통신모듈 설치에 따라 제조단가가 상승하는 단점을 가지고 있었다.

마지막으로, 복수의 기기의 작동 시간을 분리하여 상호 기기간의 주파수 간섭 및 충돌을 회피하도록 구성된 기술이 공지되어 있으나, 각 기기들 간의 작도 중지 신호를 송신하기 위하여 해당 시스템의 구성 변경이 요구되기 때문에, 시스템 구성이 더욱 복잡해지는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 안테나 전류 센싱을 이용하여 주파수 간섭을 방지하는 무선 전력 전송 방법에 있어서, 무선 전력 전송기와 상기 무선 전력전송기로부터 송출되는 전력신호의 주파수대역에 인접한 주파수를 사용하는 타 기기간에 신호 간섭 및 충돌이 발생하는 것을 회피하기 위하여, 상기 인접 주파수 사용기기에 전류센서를 부착하여 상기 전류센서에서 전류의 흐름을 인지하면 상기 무선 전력 전송기의 작동을 일시적으로 중단하도록 함으로써, 상기 전류센서의 전류 감지 여부에 따라 무선 전력 전송기의 작동을 제어하는 안테나 전류 센싱을 이용하여 주파수 간섭을 방지하는 무선 전력 전송 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

무선 전력 전송기와 하나 이상의 인접 주파수 사용기기를 포함하는 무선 전력 시스템의 전력 전송 방법에 있어서, 상기 하나 이상의 인접주파수 사용기기는 무선신호 송신시 안테나로 흐르는 전류를 검지하는 전류센서를 더 구비하고, 상기 전류센서는 안테나로 흐르는 전류 검지시 전류검지신호를 생성하여 상기 무선 전력 전송기로 전송하는 단계; 및 상기 무선 전력 전송기는 전류검지신호의 수신시 작동을 중지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전류센서는 안테나로 흐르는 전류 검지시 전류검지신호를 생성하여 상기 무선 전력 전송기로 전송하는 단계는, 상기 전류센서는 안테나로 흐르는 전류가 검지되는 중 지속적으로 전류 검지 신호를 생성하여 상기 무선 전력 전송기로 송출하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인접 주파수 사용기기의 작동이 중지되면 상기 전류센서는 전류검지신호의 송출을 중단하는 단계; 및 상기 무선 전력 전송기는 전류검지신호의 수신이 중단되면, 재작동 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명은,

무선 전력 전송기가 송출하는 전력신호가 간섭되는 것을 방지하기 위하여, 인접 주파수 사용기기에 전류센서를 부설하고, 상기 전류센서로부터 전류의 흐름이 검지되면 상기 무선 전력 전송기의 작동을 중지하도록 함으로써, 간단한 구조를 통해서도, 기존의 하드웨어 또는 소프트웨어의 변경 없이 인접주파수 사용기기들 또는 무선 전력 전송기 간의 주파수 충돌을 회피할 수 있도록 하는 시스템의 단순화가 가능한 효과가 있다.

또한, 무선 전력 전송기의 전력신호 간섭을 방지하기 위하여 종래의 시스템에서 전자기 차폐를 이용해 간섭 및 충돌을 회피하고자 차폐 재료를 사용함으로써 발생하는 비용 증가의 단점을, 본 발명에서는 상기 전류센서의 추가 만으로도 극복할 수 있으므로, 제조비용의 큰 증가 없이도 시스템을 개선할 수 있으며, 초기 설계 반영 시 추가 비용이 발생하지 않는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안테나 전류 센싱을 이용하여 주파수 간섭을 방지하는 무선 전력 전송 방법이 실행되는 시스템을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안테나 전류 센싱을 이용하여 주파수 간섭을 방지하는 무선 전력 전송 방법를 나타내는 플로우차트이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안테나 전류 센싱을 이용하여 주파수 간섭을 방지하는 무선 전력 전송 방법이 실행되는 시스템을 나타내는 개략도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 안테나 전류 센싱을 이용하여 주파수 간섭을 방지하는 시스템은 무선 전력 전송 기술을 이용하여 무선으로 전력신호를 생성 및 전송하는 무선 전력 전송기(10)와, 상기 무선 전력 전송기(10)와 인접한 주파수를 사용하여 통신하는 인접 주파수 사용기기(20), 그리고, 상기 인접 주파수 사용기기(20)와 연결된 전류센서(30)를 포함하여 이루어진다. 상기 인접 주파수 사용기기(20)는 도 1에는 하나의 갯수로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정하는 것은 아니고, 그 외에도 상기 무선 전력 전송기(10)가 사용하는 주파수와 인접한 주파수를 사용하는 복수의 인접 주파수 사용기기들이 구비될 수 있다. 따라서, 하나 이상의 인접 주파수 사용 기기는 이하 "인접 주파수 사용기기(20)"로 기재한다.

한편, 상기한 "무선 전력 전송 기술"은 무선으로 전력을 전송하기 위하여 사용되고 있는 기술로서, 특정 주파수 대역(예를 들어, 100kHz 내지 210kHz 사이의 주파수)의 전력신호를 이용하여 무선으로 전력을 전송하는 공지의 기술을 말한다. 상기 무선 전력 전송 기술은 상기와 같은 특정 주파수 대역에 포함되는 전력신호를 생성하여 송신단을 통하여 송출하는 무선 전력 전송기와, 상기 무선 전력 전송기로부터 전력을 공급받아야 할 하나 이상의 장치의 수신단을 통하여 전력신호를 수신고, 전력신호의 유도 기전력을 이용하여 신호를 전력으로 전환하여 공급받는 기술이다. 본 발명은 상기와 같은 무선 전력 전송 기술을 이용한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 안테나 전류 센싱을 이용하여 주파수 간섭을 방지하는 무선 전력 전송 방법이 적용되는 시스템에는 전력을 송신하는 무선 전력 전송기(10)가 구비된다. 상기 무선 전력 전송기(10)는 공지의 무선 전력 전송기(10)의 구성을 포함하여 이루어질 수 있으며, 보다 상세하게는 작동을 제어하는 제어부, 전원을 공급하는 전원 공급부, 공급된 전력을 전력신호로 변환하는 전력신호변환부, 인접 주파수 사용기기로 전력신호를 전송하기 위한 안테나 및 공진컨버터를 구비하여 이루어질 수 있다. 이러한 무선 전력 전송기(10)의 구성은 공지된 사항이므로 자세한 설명은 생략한다.

본 발명의 무선 전력 전송기(10)는 후술할 인접 주파수 사용기기(20)의 사용시 전력신호의 송신을 멈추어 주파수 간섭 및 충돌이 일어나지 않도록 이루어지는데, 이러한 상기 무선 전력 전송기(10)의 작동 제어는 상기 전류센서와의 연동에 의하여 이루어진다. 따라서, 본 발명의 무선 전력 전송기(10)는 상기 전류센서와 연결되도록 이루어지고, 상기 전류센서로부터 흐르는 전류가 검지되는 경우, 상기 무선 전력 전송기가 중지되도록 구성된다.

인접 주파수 사용기기(20)는 임의의 타 기기와 무선 통신을 하되, 상기 무선 통신을 위하여 사용하는 신호의 주파수가, 상기 무선 전력 전송기(10)가 전력 송신을 위하여 사용하는 전력신호의 주파수와 인접한 주파수인 임의의 장치를 통칭한다. 상기 인접 주파수 사용기기(20)는 무선 통신을 이용하는 어떠한 장치 또는 모듈이라도 될 수 있다.

다시말해서, 상기 인접 주파수 사용기기(20)는 무선 통신을 위하여 무선 신호를 송출 또는 수신하는 안테나(21)를 구비하고 상기 송출 안테나를 통하여 무선 신호(인접 주파수 사용기기의 본래 기능을 수행하기 위하여 무선으로 주고받는 신호)를 송출하는 기기이며, 상기 인접 주파수 사용기기(20)가 사용하는 상기 무선 신호는 상기 무선 전력 전송기(10)가 사용하는 특정 범위의 주파수 대역과 인접한 주파수 대역을 가진다. 따라서, 상기 인접 주파수 사용기기(20)기는 무선 신호의 송수신시 상기 무선 전력 전송기(10)에서 송출하는 전력 신호와 간섭 및 충돌을 일으킬 수 있다.

상기와 같은 인접 주파수 사용기기(20)의 무선 신호와 상기 무선 전력 전송기(10)의 전력 신호간의 주파수 충동을 방지하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 인접 주파수 사용기기(20)와 연계된 전류센서(30)를 더 구비한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 전류센서(30)는 도시된 바와 같이, 상기 인접 주파수 사용기기와 상기 안테나(21) 사이에 배치되어, 상기 안테나(21)를 통하여 상기 인접 주파수 사용기기(20)가 무선 신호를 송수신하면, 상기 전류 센서(30)에서 전류의 흐름을 검지하여, 무선 신호의 송수신을 검지하도록 이루어진다.

상기 전류센서(30)는 상기 무선 전력 전송기(10)와 연결되어, 상기와 같이 무선신호의 송수신이 검지되면, 전류검지신호를 생성하여 상기 무선 전력 전송기(10)로 전송함으로써, 상기 무선 전력 전송기(10)가 상기 인접 주파수 사용기기(20)의 작동을 인지하도록 구성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 전류센서(30)와 상기 무선 전력 전송기(10)는 무선통신을 통하여 서로 신호를 주고받도록 이루어질 수 있고, 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 전류센서(30)와 상기 무선 전력 전송기(10)는 유선통신, 더 바람직하게는 차량 내 통신망(예를 들어, CAN, LIN, Flexray)을 이용하여 연결되도록 이루어지나, 이에 한정하는 것은 아니고, 그 밖의 공지의 무선 또는 유선 통신 기술을 이용하여 서로 연결될 수 있다.

따라서, 상기와 같이 이루어지는 상기 인접 주파수 사용기기(20)와 본원 발명의 무선 전력 전송기(10)는 서로 동시에 작동하지 않으며, 상기 무선 전력 전송기(10)의 작동 중에 최소한 하나의 인접 주파수 사용기기(20)가 작동되면(복수의 인접 주파수 사용기기가 구비되는 경우), 작동되는 상기 인접 주파수 사용기기(20)와 연결된 전류센서(30)에서 상기 인접 주파수 사용기기(20)의 작동을 검지하고(전류의 검출에 따른), 전류검지신호를 생성하여 상기 무선 전력 전송기(10)로 송출하고, 전류검지신호를 수신한 상기 무선 전력 전송기(10)가 작동을 일시적으로 중지함으로써, 상기 인접 주파수 사용기기(20)와의 주파수 충돌을 방지하도록 이루어진다.

이때, 상기 전류센서(30)는 전류검지신호를 상기 무선 전력 전송기(10)로 전류가 검지되는 동안 지속적으로 송출하도록 하는 것이 바람직하며, 따라서, 상기와 같은 구성을 통하여 인접 주파수 사용 기기(20)가 작동을 시작하면 상기 무선 전력 전송기(10)가 작동을 중지하도록 제어될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에서는, 상기 인접 주파수 사용기기가 상기 무선 전력 전송기(10)로부터 무선 신호로 송출되는 전력 신호를 수신하고, 수신된 전력신호를 유도 기전력에 의하여 전력으로 전환하여 전력을 제공받는 장치가 될 수 있으나, 전력의 공급 메카니즘을 제외하고는 상술한 본 발명의 바람직한 실시예의 구성과 동일한 구성을 가지므로 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안테나 전류 센싱을 이용하여 주파수 간섭을 방지하는 무선 전력 전송 방법를 나타내는 플로우차트이다.

도 2에 도시된 인접 주파수 사용기기(20)는 설명의 편의상 하나의 블럭으로 도시되었으나, 상술한 바와 같이 하나 이상의 복수의 기기에 대응될 수 있다.

먼저, 무선 전력 전송기(10)가 작동을 시작하면(S001) 상기 무선 전력 전송기(10)는 전원부로부터 전력을 인가받아 전력신호를 생성하여 송신단을 통하여 전력신호를 송출한다. 상기와 같이 무선 전력 전송기(10)로부터 송출된 전력신호는 상기 무선 전력 전송기(10)를 통하여 전력을 공급받아 사용하는 각종 수단들로 공급될 수 있다.

이후, 상기 인접 주파수 사용기기(20)가 작동되어 무선 신호를 생성하여 상기 안테나(21)로 무선신호를 전송하면(S002), 상기 전류센서는 상기 인접 주파수 작동기기(20)에서 상기 안테나(21)으로 흐르는 전류를 검지하고(S003), 전류가 검지되면 상기 전류센서(30)는 전류검지신호를 생성하여 상기 무선 전력 전송기(10)로 전송한다(S004). 본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 전류센서(30)는 전류가 검지되는 동안 지속적으로 상기 전류검지신호를 생성하여 출력하도록 이루어진다.

상기 무선 전력 전송기(10)는 상기 전류센서(30)에서 송신된 전류검지신호를 수신하면 작동을 중지하여 주파수 충돌을 방지한다(S005). 이때, 상기 무선 전력 전송기(10)의 작동 중지 제어는, 상기 무선 전력 전송기(10)로 인가되는 전원을 차단함으로써, 이루어질 수 있으며, 또는 상기 무선 전력 전송기(10) 자체적으로 작동을 중단하도록 할 수도 있다. 그러나, 상기 무선 전력 전송기(10)의 작동을 중지하는 단계는 상기한 방법으로 한정되는 것은 아니며, 공지의 사항이므로 상세한 설명은 생략한다. 상기 무선 전력 전송기(10)는 이 단계에서 상기 전류센서(30)에서 지속적으로 송출되는 전류검지신호를 지속적으로 수신하고, 이에따라, 상기 전류검지신호가 상기 무선 전력 전송기(10)로 수신되는 동안에는 작동을 정지하도록 구성된다.

상기 인접 주파수 사용기기(20)의 사용이 완료되어 상기 인접 주파수 사용기긱(20)의 작동이 중지되면(S006), 상기 안테나(21)로 더이상 전류가 흐르지 않기 때문에 상기 전류센서(30)에서 전류가 검지되지 않는다. 따라서, 상기 전류센서(30)는 전류검지신호의 출력을 중단한다(S007).

따라서, 상기 무선 전력 전송기(10)는 지속적으로 수신되고 있던 전류검지신호가 수신되지 않음에 따라서 재작동한다(S008)

이상으로 본 발명의 안테나 전류 센싱을 이용하여 주파수 간섭을 방지하는 무선 전력 전송 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 특정한 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도, 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10: 무선 전력 전송기
20: 인접 주파수 사용기기
21: 안테나
30: 전류센서

Claims (3)

1. 무선 전력 전송기와 하나 이상의 인접 주파수 사용기기를 포함하는 무선 전력 시스템의 전력 전송 방법에 있어서,
   상기 하나 이상의 인접주파수 사용기기는 무선신호 송신시 안테나로 흐르는 전류를 검지하는 전류센서를 더 구비하고,
   상기 전류센서는 안테나로 흐르는 전류 검지시 지속적으로 전류검지신호를 생성하여 상기 무선 전력 전송기로 전송하는 단계; 및
   상기 무선 전력 전송기는 전류검지신호의 수신시 작동을 중지하는 단계;를 포함하고,
   상기 인접 주파수 사용기기의 작동이 중지되면 상기 전류센서는 전류검지신호의 송출을 중단하고,
   상기 무선 전력 전송기는 전류검지신호의 수신이 중단되면 재작동하는 것을 특징으로 하는 안테나 전류 센싱을 이용하여 주파수 간섭을 방지하는 무선 전력 전송 방법.
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