KR102029919B1 - 지능형 무선전력 전송장치, 지능형 무선전력을 이용한 충전 시스템 및 지능형 무선전력 제공방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지능형 무선전력 전송장치에 관한 것으로, 마이크로 웨이브를 전달하는 배열 안테나 모듈; 및 상기 배열 안테나 모듈을 통해 방사되는 마이크로 웨이브가 목적하는 무선전력 수신장치에 전달될 수 있도록, 상기 배열 안테나 모듈의 위상을 제어하는 로컬 컨트롤러;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 지능형 무선전력 전송장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로 웨이브를 이용하여 무선전력을 송신하는 시스템에서 무선전력 수신장치로 전송되는 마이크로 웨이브가 지향성을 갖도록 하고, 복수개의 무선전력 송신장치의 출력을 배분하여 효율적인 무선전력 충전이 가능하도록 하는 지능형 무선저력 전송장치에 관한 것이다.
일반적으로, 원자력 발전소, 화학 공장과 같은 시설물은 대기오염, 수질오염, 유독가스 누출과 같은 환경을 가지는 시설물이다.
따라서, 이러한 극한환경의 시설물들은 각 환경을 센싱하기 위한 센서들이 상시적으로 동작하고 해당 정보들을 수집하기 위한 시스템이 필요하다.
그러나 종래 극한환경의 시설물들의 제약 중 하나는 제한된 배터리 수명으로 인한 교체의 어려움에 있다. 즉, 원전시설, 유독가스 시설물은 사람이 환경 정보를 센싱하는 센서에 접근하는 자체가 제한적 이어서 센서의 교체 및 센서 배터리의 교체가 용이하지 않은 문제점이 있다.
한편, 사물인터넷 기술은 무선통신 기능을 보유한 다양한 센서와 개인용 휴대기기에 적용되어 홈, 사무실, 공장 등 특정 공간의 다양한 상황 및 상태를 파악하고, 사용자의 무자각 상태에서 사물간의 통신을 통해 사용자의 기호 및 요구사항을 실행하는 기술이다.
이를 위해, 온도, 습도, 적외선, 조도, 가스센서 등 상황 및 주변환경 모니터링을 위한 다양한 센서가 사용되며, 정보 전달 및 공유를 위한 무선통신이 사용된다.
센서의 구동과 무선통신 등을 위해 설치된 배터리를 충전하거나 교체해야 전력을 공급받는다.
이러한 전원을 충전하기 위해서는 전선을 통해 전원과 연결하여야 하는 불편함이 존재하거나 교체의 불편함이 존재한다.
이에, 상기의 단점을 해결하기 위해, 무선전력을 전달하고 충전하는 기술이 적용된바 있다.
무선전력전달 및 충전 기술은 다음과 같이 요약할 수 있다. 근접장을 이용한 전자기유도 방식, 주파수 공진을 적용한 자기공진 방식 그리고 전파 방사 방식이 있다.
이러한 종래 전파 방사 방식의 무선전력전달 및 충전 기술은 무선전력 송신장치에서 마이크로 웨이브를 무지향적으로 방사하고, 무선전력 수신장치에서는 무지향적으로 방사되는 마이크로 웨이브를 수신한다. 그러나, 종래 전파 방사 방식의 무선전력전달 및 충전 기술은 전기 신호를 전력으로 사용하는 기술이므로 통신과 달리 사용되는 신호의 에너지량이 커서 인체에 유해성이 존재할 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 무선전력 수신장치에 마이크로웨이브를 통한 전력 공급 시, 마이크로웨이브의 빔 포밍을 제어하여 전송 효율과 전송 거리를 향상시키는 지능형 무선전력 전송장치를 제공하고자 하는 것이다.
그리고 본 발명의 다른 목적은 복수의 무선 전력공급 송신장치를 통해 무선전력 수신장치에 분산하여 전력을 제공할 수 있는 지능형 무선전력 전송장치를 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 빔 스티어링 기술을 통해 장애물을 회피할 수 있는 지능형 무선전력 전송장치를 제공하고자 하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 지능형 무선전력 전송장치는 마이크로 웨이브를 전달하는 배열 안테나 모듈; 및 상기 배열 안테나 모듈을 통해 방사되는 마이크로 웨이브가 목적하는 무선전력 수신장치에 전달될 수 있도록, 상기 배열 안테나 모듈의 위상을 제어하는 로컬 컨트롤러;를 포함한다.
상기 로컬 컨트롤러는, 상기 배열 안테나 모듈을 통해 방사되는 마이크로 웨이브의 전력이 상기 환경 센서에 집중되도록 빔 포밍을 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 무선전력을 이용한 충전 시스템은 마이크로 웨이브를 전달하는 배열 안테나 모듈와, 상기 배열 안테나 모듈을 통해 방사되는 마이크로 웨이브가 목적하는 무선전력 수신장치에 전달될 수 있도록, 상기 배열 안테나 모듈을 제어하는 로컬 컨트롤러로 이루어진 적어도 하나 이상의 무선전력 송신장치; 및 각 송신장치로부터 방사되는 마이크로 웨이브 전력이 목적하는 동일한 무선전력 수신장치에 분산되어 전달될 수 있도록, 상기 송신장치를 제어하는 전력분산 제어부;를 포함한다.
상기 복수개의 배열 안테나 모듈은, 마이크로 스트랩 패치 안테나가 n×m개로 배열된 것이 바람직하다.
상기 복수개의 배열 안테나 모듈의 상기 각 마이크로 스트랩 패치 안테나간 거리는, 
인 것이 바람직하다.
[수학식 1]
여기서, Et는 배열 안테나의 이득 값, Ese는 단일 패치 안테나의 이득 값이며, AF는 배열 백터 값이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선전력 수신장치에 전달하는 마이크로 웨이브가 지향성을 가질 수 있도록 제어함으로써, 전력전달 거리를 확장하고, 전달 효율을 개선할 수 있으며, 전자기파의 인체 유해성을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 무선전력 수신장치의 위치가 변화하더라도 전달 각도를 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 공간상에 서로 통신이 가능한 분산된 복수의 무선전력 송신장치의 빔 스캔을 적용하여, 무선전력 수신장치의 위치정보, 최적의 전력 전달 경로 설정 정보, 송수신장치간 장애물 위치 정보 및 무선전력 수신장치의 이동 상황 정보 등을 파악함으로써, 인체 유해성을 감소시키고, 전달 효율을 개선하며, 주변 전자기기의 간섭을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 다중 무선전력 송신장치의 송신 전력 분담으로 인해 개별 송신장치의 발열 저하, 효율 개선, 전자파 출력 규제를 해결하고, 개별 송신장치의 커버리지 분담으로 커버 거리 확장과 송신기기간 협업을 통한 무선전력 수신장치의 빠른 충전이 가능할 뿐만 아니라, 더 많은 무선전력 수신장치의 충전이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무선전력 송신장치를 설명하기 위한 기능블럭도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 빔 포밍을 설명하기 위한 참고도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 안테나 배열과 위상차에 따른 빔 포밍 형성 예를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 장치의 위상 변경에 따른 위치별 수신전력예를 설명하는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 다른 실시예를 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 채용된 로컬 콘트롤러의 구성을 나타낸 기능블럭도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 무선전력을 이용한 충전 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 참고도면.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 무선전력 제공방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 빔 포밍을 설명하기 위한 참고도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 안테나 배열과 위상차에 따른 빔 포밍 형성 예를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 장치의 위상 변경에 따른 위치별 수신전력예를 설명하는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 다른 실시예를 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 채용된 로컬 콘트롤러의 구성을 나타낸 기능블럭도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 무선전력을 이용한 충전 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 참고도면.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 무선전력 제공방법을 설명하는 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무선전력 송신장치를 설명하기 위한 기능 블럭도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무선전력 송신장치는 적어도 하나 이상의 배열 안테나 모듈(110)과, 로컬 컨트롤러(120)를 포함하여 이루어진다.
배열 안테나 모듈(110)은 무선 충전이 가능한 마이크로 웨이브를 무선전력 수신장치(10)에 전달하는 역할을 한다.
이러한, 본 발명의 일 실시예에 채용된 배열 안테나 모듈(110)은 동기화부(111), 위상 천이부(112), 증폭부(113) 및 복수개의 마이크로 스트랩 패치 안테나(114)를 포함하여 이루어진다. 본 발명의 일 실시예에서는 배열 안테나 모듈(110)가 모듈 단위로 이루어져 송신장치의 출력 확장을 가능하게 구비되는 것이 바람직하다.
동기화부(111)는 상기 로컬 컨트롤러(120)의 제어에 따라, 마이크로 스트랩 패치 안테나(114)의 채널들을 동기화한다.
그리고 위상 천이부(112)는 상기 로컬 컨트롤러(120)의 제어에 따라, 마이크로 스트랩 패치 안테나(114)의 채널 위상을 변경한다.
또한, 증폭부(113)는 상기 로컬 컨트롤러(120)의 제어에 따라, 마이크로 스트랩 패치 안테나(114)를 통해 방사되는 마이크로 웨이브를 증폭시킨다.
그리고 마이크로 스트랩 패치 안테나(114)는 복수개로 이루어지되, n×m 개로 배열되는 것이 바람직하다. 그리고, 각 마이크로 스트랩 패치 안테나(114)간의 거리는 
인 것이 바람직하다.
그리고 로컬 컨트롤러(120)는 상기 배열 안테나 모듈(110)을 통해 방사되는 마이크로 웨이브가 목적하는 무선전력 수신장치(10)에 전달될 수 있도록, 상기 배열 안테나 모듈(110)을 제어한다.
이때, 배열 안테나의 이득 값은 하기의 [수학식 1]에서와 같다.
[수학식 1]
여기서, Et는 배열 안테나의 이득 값, Ese는 단일 패치 안테나의 이득 값이며, AF는 배열 백터 값이다.
이러한, 상기 로컬 컨트롤러(120)는 상기 배열 안테나 모듈(110)의 마이크로 스트랩 패치 안테나(114)들을 통해 방사되는 마이크로 웨이브의 전력이 대상 무선전력 수신장치(10)에 집중되도록 제어하는 빔 포밍을 수행한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 장치의 빔 포밍을 설명하기 위한 참고도면이다. 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 로컬 컨트롤러(120)가 3*3으로 배열된 마이크로 스트랩 패치 안테나(114)들의 위상을 변경함으로써, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 출력되는 마이크로 웨이브의 지향성을 변경할 수 있다.
| 파라미터 | |
| 주파수 | 5.53GHz |
| X축으로 배열된 안테나 수 | 3개 |
| Y축으로 배열된 안테나 수 | 3개 |
| X축으로 배열된 안테나의 위상차 | 0도 |
| Y축으로 배열된 안테나의 위상차 | 70도 |
예를 들어, [표 1]에서와 같이 X축으로 배열된 안테나의 위상차가 0도이고 Y축으로 배열된 안테나의 위상차가 70도인 경우 도 3의 (a)에 도시된 바와 같은 방향(0, - Y축)으로 마이크로 웨이브가 형성된다.
| 파라미터 | |
| 주파수 | 5.53GHz |
| X축으로 배열된 안테나 수 | 3개 |
| Y축으로 배열된 안테나 수 | 3개 |
| X축으로 배열된 안테나의 위상차 | 70도 |
| Y축으로 배열된 안테나의 위상차 | 70도 |
[표 2]에서와 같이 X축으로 배열된 안테나의 위상차가 70도이고 Y축으로 배열된 안테나의 위상차가 70도인 경우, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 마이크로 웨이브의 방향(- X측, - Y측)이 변경된다.
그리고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 장치의 위상 변경에 따른 위치 별 수신전력 예를 설명하는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 1.5m에서 각도별 전력 전송량을 비교해 보면, 위상 변경시의 전력량(a)과 위상 변경을 사용하지 않은 전력량(b)은 위상 차에 따라 전력량에 차이가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마이크로 스트랩 패치 안테나의 채널 위상을 변경하여 무선전력 수신기에 전달하는 마이크로 웨이브의 집중도 및 방향을 변경함으로써, 마이크로 웨이브의 전송 거리와 전송량을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선전력의 소스인 마이크로 웨이브가 지향성을 가짐으로써, 종래 마이크로 웨이브가 방사되어 인체에 무분별하게 전달되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 동시 복수개의 무선전력 수신장치에 무선전력을 공급할 수 있는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 채용된 배열 안테나 모듈은 복수개의 마이크로 스트랩 패치 안테나(114)를 원통형상으로 배열하고, 이러한 복수개의 마이크로 스트랩 패치 안테나(114)를 원통형상으로 배열된 안테나 모듈를 원통 중심축을 중심으로 적층하여 이루어질 수 있다. 그 뿐만 아니라, 배열 안테나 모듈이 구의 형상으로 이루어질 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 채용된 로컬 콘트롤러의 구성을 나타낸 기능블럭도다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 채용된 로컬 콘트롤러(120)는 빔 스캔부(121), 정보 획득부(122) 및 전력 전달 제어부(123)를 포함하여 이루어진다.
빔 스캔부(121)는 무선전력 수신장치(10)의 위치인식정보, 장애물의 위치정보, 무선전력 수신장치(10)의 이동 현상 파악 정보를 수집할 수 있도록, 마이크로 스트랩 패치 안테나를 통해 빔 스캔용 마이크로웨이브를 방사하고, 상기 무선전력 수신장치(10)로부터 응답 신호를 수신하는 빔 스캔을 수행한다.
그리고 정보 획득부(122)는 상기 무선전력 수신장치(10)로부터 수신된 응답 신호를 통해 무선전력 전송정보를 획득한다.
또한 전력 전달 제어부(123)는 상기 획득한 무선전력 전송정보에 따라 해당 무선전력 수신장치(10)로 전달되는 마이크로웨이브의 빔 포빔 설정을 변경한다. 즉, 전력 전달 제어부(123)는 무선전력 송신장치(100)의 동기화부(111), 위상 천이부(112) 및 증폭부(113)의 설정을 변경한다.
이렇게 빔 포밍 설정이 변경된 마이크로웨이브는 무선전력 전송장치(100)를 통해 해당 무선전력 수신장치(10)에 전달된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서의 상기 무선전력 전송정보는, 장애물 위치정보, 이동 현황 정보, 최적의 무선전력 전달 경로 정보, 무선전력 수신장치(10)의 충전상태 정보, 충전의 우선순위 정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
반면에, 본 발명의 일 실시예에 채용된 전력 전달 제어부(123)는, 기설정된 충전의 우선순위 정보에 따라 해당 무선전력 수신장치(10)로 마이크로 웨이브를 전달한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 무선전력을 이용한 충전 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 참고도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 무선전력을 이용한 충전 시스템은 적어도 하나 이상의 무선전력 송신장치(100)와 전력분산 제어부(200)를 포함하여 이루어진다. 이때, 전력분산 제어부(200)는 복수개의 무선전력 송신장치(100) 중 어느 하나에 구비되는 것이 바람직하나 각 무선전력 송신장치(110)에 각각 구비될 수 있다.
만약, 전력분산 제어부(200)가 각 무선전력 송신장치(100)에 구비되어 복수개로 이루어질 경우, 각 무선전력 송신장치(100)들간의 통신을 통해 주 전력분산 제어부(200)가 결정되고, 주 전력분산 제어부(200)의 제어에 따라 동작이 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고, 주 전력분산 제어부를 제외한 나머지 전력분산 제어부는 주 전력분산 제어부의 백업을 수행하는 역할을 하는 것이 바람직하다.
한편, 무선전력 송신장치(100)는 일 실시예의 배열 안테나 모듈(110)과 로컬 컨트롤로(120)를 포함하여 이루어진다. 한편, 무선전력 송신장치(110)는 이미 일 실시예에서 설명하고 있음에 따라 그 설명은 생략하기로 한다.
전력분산 제어부(200)는 각 무선전력 송신장치(100)로터 방사되는 마이크로 웨이브가 목적하는 동일한 무선전력 수신장치(10)에 분산되어 전달될 수 있도록, 상기 송신장치들의 배열 안테나 모듈(110) 을 제어하는 역할을 한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 전력분산 제어부(200)는 복수개의 무선전력 송신장치(100-1, 100-2)로부터 전달되는 마이크로 웨이브가 분산된 상태로 무선전력 수신장치(10-3)에 전달될 수 있도록 복수개의 무선전력 송신장치(100-1, 100-2)를 제어하는 것이다.
이는 종래 단일 무선전력 송신장치(100)가 높은 용량의 수신장치의 충전을 감당하기 위해 높은 출력을 가했을 때 발생하는 발열과 발열에 의해 증폭기의 효율이 저하되는 등의 단점을 극복할 수 있는 장점이 있다.
한편, 다수의 무선전력 송신장치(100-1, 100-2)는 복수개의 무선전력 수신장치(10-1 내지 10-m)에 무선전력을 공급한다.
예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 대상이 되는 무선전력 수신장치(10-3)에 마이크로 웨이브를 통해 전력을 공급하고자 할 경우, 전력분산 제어부(200)는 각 무선전력 송신장치(100-1, 100-3)의 공급 전력량을 분배한다.
여기서, 전력분산 제어부(200)가 무선전력 송신장치(100)의 공급 전력량을 분배하는 방법은 다양한 방법이 이용될 수 있다.
이를 위해, 전력분산 제어부(200)는 각 무선전력 송신장치(100)에 빔 스캔 작업을 수행하도록 제어한다.
여기서, 빔 스캔 작업은 무선전력 송신장치(100)가 탐색 신호를 방사하고 무선전력 수신장치(10)로부터 수신되는 응답 신호를 수집하는 빔 스캔 작업을 수행한다.
이러한 빔 스캔 작업을 통해, 무선전력을 공급하고자 하는 무선전력 수신장치(10)의 위치 정보, 이동 현황 정보, 최적의 무선전력 전달 경로 정보, 수신장치의 충전상태 정보, 충전의 우선순위 정보, 무선전력 공급량 정보, 장애물 위치 정보 등을 파악할 수 있다.
이러한 빔 스캔 작업은 기 설정된 시간마다 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같이 기설정된 시간마다 빔 스캔 작업이 이루어질 경우, 고정된 무선전력 수신장치 뿐만 아니라 이동 중인 무선전력 수신장치의 정보의 획득이 가능해진다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 채용된 상기 전력 전달 제어부(123)는 무선전력 수신기(10-1, 10-2, 10-5, 10-m)과 같이 상기 무선전력 전송장치(100)와 무선전력 수신장치(10)간의 장애물이 위치하지 않으면, 해당 무선전력 수신장치(10)와 가장 근접한 무선전력 전송장치(100-1, 100-2)로부터 전달되는 마이크로웨이브가 전달되도록 제어한다.
예를 들어, 전력 전달 제어부(123)는 무선전력 전송장치(100-1)의 마이크로 웨이브가 무선전력 수신장치(10-1, 10-2)에 전달되고, 무선전력 전송장치(100-2)의 마이크로 웨이브가 무선전력 수신장치(10-5, 10-m)에 전달하도록, 각 무선전력 전송장치를 제어한다.
반면에, 무선전력 수신장치(10-4)와 같이, 상기 무선전력 전송장치(100)와 다수의 무선전력 수신장치(10) 중 어느 하나의 무선전력 송신장치 간에 장애물이 위치하면, 상기 전력 전달 제어부(123)는 장애물이 위치하지 않은 상기 무선전력 송신장치를 통해 상기 무선전력 수신장치(10)로 마이크로웨이브를 전달한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 무선전력 송신장치(100-2)과 무선전력 수신장치(10-4)간의 장애물이 위치한 경우, 전력 전달 제어부(123)는 무선전력 송신장치(100-2)를 통해 무선전력 수신장치(10-4)에 마이크로 웨이브를 전달하지 않고, 다른 무선전력 송신장치(100-1)을 통해 무선전력 수신장치(10-4)에 마이크로 웨이브가 전달되도록 제어한다.
이에, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 종래 마이크로 웨이브가 방사되어 인체에 무분별하게 전달되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
전력분산 제어부는 빔 스캔 작업을 통해 획득한 정보를 통해 무선전력 송신장치(100)의 마이크로 웨이브의 전력량을 분배할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 채용된 전력분산 제어부에 따르면, 무선전력 송신장치의 출력 규제를 지키면서도, 무선전력 수신장치에 안정적인 무선전력을 공급할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전력분산 제어부를 통해 동시 복수개의 무선전력 수신장치에 무선전력을 공급할 수 있도록 제어할 수 있는 장점이 있다.
이하, 하기에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 무선전력 제공방법에 대하여 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 제공 방법은 적어도 하나 이상의 무선전력 송신장치(100)에 의해 수행된다.
먼저, 무선전력 송신장치(100)는 무선전력 수신장치(10)의 위치인식정보, 장애물의 위치정보, 무선전력 수신장치(10)의 이동 현상 파악 정보를 수집할 수 있도록, 빔 스캔용 마이크로웨이브를 방사하고, 상기 무선전력 수신장치(10)로부터 응답 신호를 수신하는 빔 스캔을 수행한다(S110).
이어서, 무선전력 송신장치(100)는 상기 무선전력 수신장치(10)로부터 수신된 응답 신호를 통해 무선전력 전송정보를 획득한다(S120).
이후, 무선전력 송신장치(100)는 상기 획득한 무선전력 전송정보에 따라 해당 무선전력 수신장치(10)로 전달되는 마이크로웨이브의 빔 포빔 설정을 변경하여 마이크로웨이브를 전달한다(S130).
여기서, 상기 무선전력 전송정보는, 장애물 위치정보, 이동 현황 정보, 최적의 무선전력 전달 경로 정보, 무선전력 수신장치(10)의 충전상태 정보, 충전의 우선순위 정보 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
한편, 상기 마이크로웨이브를 전달하는 단계(S130)는, 상기 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치(10)간의 장애물이 위치하지 않으면, 가장 근접한 무선전력 수신장치(10)로 마이크로웨이브를 전달한다.
반면에, 상기 마이크로웨이브를 전달하는 단계(S130)는, 상기 무선전력 전송장치와 다수의 무선전력 수신장치(10) 중 어느 하나의 무선전력 간에 장애물이 위치하면, 장애물이 위치하지 않은 상기 무선전력 송신장치(100)를 통해 상기 무선전력 수신장치(10)로 마이크로웨이브를 전달한다.
한편, 상기 마이크로웨이브를 전달하는 단계(S130)는, 기설정된 충전의 우선순위 정보에 따라 해당 무선전력 수신장치(10)로 마이크로 웨이브를 전달한다.
이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 무선전력 송신장치 111 : 동기화부
112 : 위상 천이부 113 : 증폭부
110 : 배열 안테나 모듈 120 : 로컬 컨트롤러
200 : 전력분산 제어부
112 : 위상 천이부 113 : 증폭부
110 : 배열 안테나 모듈 120 : 로컬 컨트롤러
200 : 전력분산 제어부
Claims (17)
- 공간상에 분포된 다수 개의 지능형 무선전력 전송장치를 포함하는 무선전력충전 시스템을 구성하는 지능형 무선전력 전송장치로서,
마이크로 스트랩 패치 안테나의 채널 위상을 변경하는 위상 천이부와 마이크로 스트랩 패치 안테나를 통해 방사되는 마이크로 웨이브를 증폭시키는 증폭부 및 n×m 개로 배열되어 상기 증폭부를 통해 증폭된 마이크로 웨이브를 방사하는 마이크로 스트랩 패치 안테나를 포함하는 마이크로 웨이브를 전달하는 배열 안테나 모듈;
상기 배열 안테나 모듈을 통해 방사되는 마이크로 웨이브가 목적하는 무선전력 수신장치에 전달될 수 있도록, 상기 배열 안테나 모듈의 스트랩 패치 안태나 위상 및 증폭을 제어하는 로컬 컨트롤러; 및
다른 무선전력 송신장치와의 통신을 통해 주 전력분산 제어부를 결정하고, 주 전력분산 제어부로 결정되면, 상기 무선전력충전 시스템 내의 다른 무선전력 송신장치의 배열 안테나 모듈을 제어하여 마이크로 웨이브가 동일한 무선전력 수신장치에 분산되어 전달되도록 복수개의 무선전력 송신장치를 제어하는 전력분산 제어부;를 포함하되,
상기 로컬 컨트롤러는
빔 스캔용 마이크로웨이브를 방사하고, 상기 무선전력 수신장치로부터 응답 신호를 수신하는 빔 스캔을 수행하는 빔 스캔부; 상기 무선전력 수신장치로부터 수신된 응답 신호를 통해 장애물 위치정보 및 충전 우선 순위 정보가 포함된 무선전력 전송정보를 획득하는 정보 획득부; 및 상기 획득한 무선전력 전송정보에 따라 다수의 무선전력 수신장치 간의 충전의 순위를 정하고 다수의 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치 중 어느 하나의 무선전력 간에 장애물이 위치하면, 장애물이 위치하지 않은 상기 무선전력 송신장치들을 이용하여 마이크로웨이브를 해당 무선전력 수신장치로 전달되도록 마이크로웨이브의 빔 포빔 설정 정보를 주변 무선전력 송신장치로 전력 전달 제어부;를 포함하는 지능형 무선전력 전송장치. - 제 1항에 있어서,
상기 로컬 컨트롤러는,
상기 배열 안테나 모듈을 통해 방사되는 마이크로 웨이브의 전력이 상기 무선전력 수신장치에 집중되도록 빔 포밍을 수행하는 것인 지능형 무선전력 전송장치. - 제 1항에 있어서,
상기 로컬 컨트롤러는,
상기 배열 안테나 모듈을 통해 방사되는 마이크로 웨이브의 위상 제어를 통해 방사되는 마이크로웨이브의 위치를 변경하는 빔 스트링을 수행하는 것인 지능형 무선전력 전송장치. - 제 1항에 있어서,
상기 배열 안테나 모듈은,
상기 로컬 컨트롤러의 제어에 따라, 마이크로 스트랩 패치 안테나의 채널들을 동기화하는 동기화부;를 포함하는 지능형 무선전력 전송장치. - 제 4항에 있어서,
상기 마이크로 스트랩 패치 안테나는,
원통형상으로 배열되고, 원통 중심축을 중심으로 동일한 구조의 배열 안테나 모듈이 적층하는 구조로 이루어진 지능형 무선전력 전송장치. - 제 1항에 있어서,
상기 배열 안테나 모듈의 상기 각 마이크로 스트랩 패치 안테나간 거리는,
인 지능형 무선전력 전송장치.
[수학식 1]
여기서, Et는 배열 안테나의 이득 값, Ese는 단일 패치 안테나의 이득 값이며, AF는 배열 백터 값이다. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 무선전력 전송정보는,
이동 현황 정보, 최적의 무선전력 전달 경로 정보, 무선전력 수신장치의 충전상태 정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 지능형 무선전력 전송장치. - 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 전력 전달 제어부는,
기설정된 충전의 우선순위 정보에 따라 해당 무선전력 수신장치로 마이크로 웨이브를 전달하는 것인 지능형 무선전력 전송장치. - 공간상에 분포된 다수 개의 지능형 무선전력 전송장치를 포함하는 무선전력충전 시스템으로서,
마이크로 스트랩 패치 안테나의 채널 위상을 변경하는 위상 천이부와 마이크로 스트랩 패치 안테나를 통해 방사되는 마이크로 웨이브를 증폭시키는 증폭부 및 n×m 개로 배열되어 상기 증폭부를 통해 증폭된 마이크로 웨이브를 방사하는 마이크로 스트랩 패치 안테나를 포함하는 배열 안테나 모듈과, 상기 배열 안테나 모듈을 통해 방사되는 마이크로 웨이브가 목적하는 무선전력 수신장치에 전달될 수 있도록, 상기 배열 안테나 모듈의 스트랩 패치 안태나 위상 및 증폭을 제어하는 로컬 컨트롤러로 이루어진 둘 이상의 무선전력 송신장치; 및
다른 무선전력 송신장치와의 통신을 통해 주 전력분산 제어부를 결정하고, 주 전력분산 제어부로 결정되면, 각 송신장치로부터 방사되는 마이크로 웨이브 전력이 목적하는 동일한 무선전력 수신장치에 분산되어 전달될 수 있도록, 복수개의 무선전력 송신장치를 제어하는 전력분산 제어부;를 포함하되,
각 무선전력 송신장치의 상기 로컬 컨트롤러는
빔 스캔용 마이크로웨이브를 방사하고, 상기 무선전력 수신장치로부터 응답 신호를 수신하는 빔 스캔을 수행하는 빔 스캔부; 상기 무선전력 수신장치로부터 수신된 응답 신호를 통해 장애물 위치정보 및 충전 우선 순위 정보가 포함된 무선전력 전송정보를 획득하는 정보 획득부; 및 상기 획득한 무선전력 전송정보에 따라 다수의 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치 중 어느 하나의 무선전력 간에 장애물이 위치하면, 장애물이 위치하지 않은 상기 무선전력 송신장치들을 이용하여 마이크로웨이브를 해당 무선전력 수신장치로 전달되도록 마이크로웨이브의 빔 포빔 설정 정보를 주변 무선전력 송신장치로 전력 전달 제어부를 포함한 것인 지능형 무선전력을 이용한 충전 시스템. - 마이크로 스트랩 패치 안테나의 채널 위상을 변경하는 위상 천이부와 마이크로 스트랩 패치 안테나를 통해 방사되는 마이크로 웨이브를 증폭시키는 증폭부 및 n×m 개로 배열되어 상기 증폭부를 통해 증폭된 마이크로 웨이브를 방사하는 마이크로 스트랩 패치 안테나를 포함하는 복수개의 배열 안테나 모듈을 구비한 적어도 둘 이상의 무선전력 송신장치에 의해 수행되는 무선전력 제공 방법에 있어서,
빔 스캔용 마이크로웨이브를 방사하고, 무선전력 수신장치로부터 응답 신호를 수신하는 빔 스캔을 수행하는 단계;
상기 무선전력 수신장치로부터 수신된 응답 신호를 통해 장애물 위치정보 및 충전 우선 순위 정보가 포함된 무선전력 전송정보를 획득하는 단계; 및
상기 획득한 무선전력 전송정보에 따라 스트랩 패치 안태나 위상 및 증폭을 제어하여 해당 무선전력 수신장치로 전달되는 마이크로웨이브의 빔 포빔 설정을 변경하여 마이크로웨이브를 전달하는 단계;를 포함하되,
상기 마이크로웨이브를 전달하는 단계는,
무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치간의 장애물이 위치하지 않으면, 가장 근접한 무선전력 수신장치로 마이크로웨이브를 전달하고, 복수의 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치 중 어느 하나의 무선전력 간에 장애물이 위치하면, 장애물이 위치하지 않은 상기 무선전력 송신장치를 통해 상기 무선전력 수신장치로 마이크로웨이브를 전달하고,
다른 무선전력 송신장치와의 통신을 통해 주 전력분산 제어부를 결정하고, 주 전력분산 제어부로 결정되면, 다른 무선전력 송신장치의 배열 안테나 모듈을 제어를 통해 마이크로 웨이브가 동일한 무선전력 수신장치에 분산되어 전달되도록 복수개의 무선전력 송신장치를 제어하는 것인 지능형 무선전력 제공방법. - 제 13항에 있어서,
상기 무선전력 전송정보는,
이동 현황 정보, 최적의 무선전력 전달 경로 정보, 무선전력 수신장치의 충전상태 정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 지능형 무선전력 제공방법. - 삭제
- 삭제
- 제 13항에 있어서,
상기 마이크로웨이브를 전달하는 단계는,
기설정된 충전의 우선순위 정보에 따라 해당 무선전력 수신장치로 마이크로 웨이브를 전달하는 것인 지능형 무선전력 제공방법.
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