KR102105688B1 - 무선 충전 장치 및 방법 - Google Patents

무선 충전 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102105688B1
KR102105688B1 KR1020190113093A KR20190113093A KR102105688B1 KR 102105688 B1 KR102105688 B1 KR 102105688B1 KR 1020190113093 A KR1020190113093 A KR 1020190113093A KR 20190113093 A KR20190113093 A KR 20190113093A KR 102105688 B1 KR102105688 B1 KR 102105688B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
metal
voltage
electromagnetic wave
wireless charging
Prior art date
Application number
KR1020190113093A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190108543A (ko
Inventor
플랭클린 돈 변
싸이 키란 오루간디
허상현
박우진
이본영
서석태
Original Assignee
울산과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 울산과학기술원 filed Critical 울산과학기술원
Priority to KR1020190113093A priority Critical patent/KR102105688B1/ko
Publication of KR20190108543A publication Critical patent/KR20190108543A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102105688B1 publication Critical patent/KR102105688B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/005—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators using batteries, e.g. as a back-up power source
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/40—Element having extended radiating surface
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

충전 장치 및 방법에 연관되며, 보다 특정하게는 무선 전력 공급을 통한 충전 장치 및 방법에 연관된다. 일실시예에 따르면, 무선 충전 장치는 금속의 표면을 통해 전파되는 표면 전자기파를 수신하는 수신부 및 표면 전자기파에 대응하는 전압을 생성하여 전압을 로봇의 충전 전압으로 제공하는 전압 생성부를 포함할 수 있다.

Description

무선 충전 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR WIRELESS CHARGING}
충전 장치 및 방법에 연관되며, 보다 특정하게는 무선 전력 공급을 통한 충전 장치 및 방법에 연관된다.
로봇을 충전하기 위하여 유선으로 전력 공급이 이루어지기 때문에, 전력 공급 장치의 위치 및 유선 케이블의 길이에 따라 로봇의 배터리를 충전할 수 있는 공간적인 제한이 있다.
이러한 제한으로 인해 항시 로봇의 배터리 양을 체크해야 하고, 유선으로 전력 공급이 이루어지기 때문에 케이블의 유지 및 보수 등의 관리가 필요하다.
일측에 따르면, 무선 충전 장치는 금속의 표면을 통해 전파되는 표면 전자기파를 수신하는 수신부 및 상기 표면 전자기파에 대응하는 전압을 생성하여 상기 전압을 로봇의 충전 전압으로 제공하는 전압 생성부를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 수신부는, 전도성 물질로 이루어진 박막 구조이며, 내부에 적어도 하나 이상의 홀을 형성하고 있는 제1 레이어, 유전체 물질로 이루어진 박막 구조이며, 상기 제1 레이어에 접하여 위치하는 제2 레이어 및 박막 구조로 이루어진 접지체이며, 상기 제2 레이어의 상기 제1 레이어가 인접한 면의 반대 측 면에 접하여 위치하는 제3 레이어를 포함할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 상기 수신부는 상기 수신부와 병렬로 연결되는 모노폴 안테나를 더 포함할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 레이어, 상기 제2 레이어 및 상기 제3 레이어는 동일한 길이, 너비 및 두께로 형성될 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 전력을 공급받아 상기 전력에 대응하는 표면 전자기파를 생성하고, 상기 금속의 상기 표면으로 상기 표면 전자기파를 전파하는 송신부를 더 포함할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 임피던스 정합부를 더 포함하고,
상기 임피던스 정합부는 상기 송신부에서 반사된 전압을 측정하여 기준 전압과 크기를 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 전력에 대해 임피던스 정합을 수행하고, 상기 임피던스 정합이 수행된 상기 전력을 상기 송신부에 제공할 수 있다.
다른 일측에 따르면, 전력을 공급받아 상기 전력에 대응하는 표면 전자기파를 생성하고, 금속의 표면으로 상기 표면 전자기파를 전파하는 송신부를 포함하는 무선 충전 장치에 있어서, 상기 송신부는 전도성 물질로 이루어진 박막 구조이며, 내부에 적어도 하나 이상의 홀을 형성하고 있는 제1 레이어 유전체 물질로 이루어진 박막 구조이며, 상기 제1 레이어에 접하여 위치하는 제2 레이어 및 박막 구조로 이루어진 접지체이며, 상기 제2 레이어의 상기 제1 레이어가 인접한 면의 반대 측 면에 접하여 위치하는 제3 레이어를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 송신부는 상기 송신부와 병렬로 연결되는 모노폴 안테나를 더 포함할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 레이어, 상기 제2 레이어 및 상기 제3 레이어는 동일한 길이, 너비 및 두께로 형성될 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 금속의 표면을 통해 전파되는 표면 전자기파를 수신하는 단계 및 상기 표면 전자기파에 대응하는 전압을 생성하여 상기 전압을 로봇의 충전 전압으로 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 전력을 공급받아 상기 전력에 대응하는 표면 전자기파를 생성하고, 상기 금속의 상기 표면으로 상기 표면 전자기파를 전파하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 상기 전파하는 단계는, 상기 충전 전압 중 반사된 전압의 크기를 측정하여 상기 충전 전압과 크기를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 충전 전압에 대해 임피던스 정합을 수행하는 단계를 더 포함하고, 상기 임피던스 정합이 수행된 상기 충전 전압에 대응하는 표면 전자기파를 생성하여, 상기 금속의 상기 표면으로 정합된 상기 표면 전자기파를 전파할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 전력을 공급받아 상기 전력에 대응하는 표면 전자기파를 생성하는 단계 및 금속의 표면으로 상기 표면 전자기파를 전파하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 구성을 도시한 블록도를 나타낸다.
도 2는 일실시예에 따른 송신부 및 수신부를 측면에서 바라본 모습을 도시한다.
도 3은 일실시예에 따른 송신부 및 수신부를 상부에서 바라본 모습을 도시한다.
도 4는 일실시예에 따른 표면 전자기파가 송신 및 수신되는 금속의 표면을 나타낸다.
도 5는 일실시예에 따라 금속의 표면과 표면 전자기파의 상호 작용으로 표면파가 금속 표면을 타고 흐르는 모습을 도시한다.
도 6은 다른 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 구성을 도시한 블록도를 나타낸다.
도 7은 일실시예에 따라 금속 표면파를 이용하여 로봇의 충전하기 위한 무선 충전 장치를 도시한다.
도 8은 일실시예에 따라 송신부가 모노폴 안테나를 더 포함하는 구성을 나타낸다.
이하에서, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 권리범위는 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.
또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.
도 1은 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 구성을 도시한 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 무선 충전 장치(100)는 송신부(110), 수신부(120) 및 전압 생성부(130)를 포함할 수 있다.
송신부(110)는 금속의 표면에 부착될 수 있으며, 공급받는 전력으로부터 표면 전자기파를 생성할 수 있다. 표면 전자기파는 금속의 표면을 통해 전자기파가 전파되는 것으로, 별도의 유선이 없이 전자기파의 전송이 가능할 수 있다. 송신부(110)가 생성하는 표면 전자기파는 금속의 표면을 통해 전파될 수 있다. 송신하는 표면 전자기파는 방향성이 있는 경우 및 방향성이 없는 경우 모두에 해당할 수 있다.
수신부(120)는 송신부(110)와 이격될 수 있고, 금속의 표면에 부착되어, 송신부(110)로부터 전파되는 표면 전자기파를 수신할 수 있다. 전압 생성부(130)는 수신부(120)로부터 표면 전자기파를 전송받아 표면 전자기파에 대응하는 충전 전압을 생성할 수 있다.
로봇을 충전하기 위해 공급받는 전압은 로봇의 충전에 적합하지 않은 전압일 수 있다. 따라서 전압 생성부(130)는 표면 전자기파로부터 생성한 전압을 로봇의 충전에 적절한 전압의 크기 등으로 변환시킬 수 있다.
송신부(110)와 수신부(120)는 금속의 표면에 부착되어, 금속의 표면으로 전파되는 표면 전자기파를 통해 송신 및 수신이 이루어지므로, 별도의 유선이 필요하지 않을 수 있다.
일실시예에 따라 송신부(130)는 모노폴 안테나와 병렬로 연결될 수 있다. 모노폴 안테나는 송신부(130)로부터 금속의 표면으로 전파되는 표면 전자기파 이 외에, 공기 중으로 전자기파를 전파하는 역할을 수행할 수 있다.
또한 일실시예에 따라 수신부(150)는 모노폴 안테나와 병렬로 연결될 수 있다. 모노폴 안테나는 금속의 표면을 타고 전파되는 표면 전자기파가 공기 중으로 이탈되어 전파되는 경우, 공기 중으로 전파되는 전자기파를 포획하여 수신할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 송신부 및 수신부를 측면에서 바라본 모습을 도시한다.
도 2를 참조하면, 일실시예에 따른 송신부 및 수신부는 도시된 바와 같은 표면파 안테나(200)의 형상을 나타낼 수 있다. 이 표면파 안테나(200)는 제1 레이어(210), 제2 레이어(220) 및 제3 레이어(230)를 포함할 수 있다.
제1 레이어(210)는 전도성 물질로 이루어질 수 있고, 박막 구조를 가질 수 있다. 또한, 내부에 복수의 홀(240)을 형성하여 그물망 형태를 가질 수 있다. 제1 레이어(210)는 구리 재질로 이루어질 수 있으나, 반드시 구리로 한정되는 것은 아니며, 다른 전도성 물질로 이루어질 수 있다.
제1 레이어(210)의 하부에 위치하는 제2 레이어(220)는 유전체 물질로 이루어질 수 있고, 박막 구조를 가질 수 있다. 제2 레이어(220)는 제1 레이어(210)와 동일한 두께를 가질 수 있으며, 탄소 섬유나 폴리카보네이트(PC)로 이루어질 수 있다. 물론, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 유전체 물질로 이루어질 수 있다.
제2 레이어(220)의 하부에 위치하는 제3 레이어(230)는 접지체일 수 있으며, 박막 구조를 가질 수 있다. 또한, 제1 레이어(210) 및 제2 레이어(220)와 동일한 두께를 가질 수 있다.
제1 레이어(210), 제2 레이어(220) 및 제3 레이어(230)는 동일한 길이, 너비 및 두께를 가질 수 있다.
이러한 제1 레이어(210), 제2 레이어(220) 및 제3 레이어(230)로 이루어진 표면파 안테나(200)는 표면 전자기파를 발생시킬 수 있다. 표면파 안테나(200)는 송신부 및 수신부를 구성하며, 송신부의 표면파 안테나(200)에서 금속의 표면을 통해 송신한 표면 전자기파를 수신부의 표면파 안테나(200)가 수신할 수 있다. 금속 표면을 통해 송신 및 수신되는 표면 전자기파는 20MHz ~ 150MHz의 범위일 수 있다.
도 3은 일실시예에 따른 송신부 및 수신부를 상부에서 바라본 모습을 도시한다.
도 3을 참조하면, 일실시예에 따른 송신부 및 수신부는 표면파 안테나로 구성될 수 있다. 예시적으로, 그러나 한정되지 않게, 제1 레이어 및 제3 레이어 중 하나 이상에서, 각각은 3 X 3 배열을 갖는 9개의 홀(240)을 포함할 수 있다. 그러나 홀(240)의 개수는 응용에 따라, 또는 통신 환경에 따라 다르게 결정될 수 있다. 따라서, 제1 레이어 또는 제3 레이어 중 하나 이상은 하나 또는 복수의 홀을 가질 수도 있으나, 경우에 따라서는 홀을 갖지 않을 수도 있다. 홀의 형태는 원형 또는 다각형이 될 수 있고, 그 크기는 금속 표면에 자기장이 도미넌트한 전자기장을 형성시켜 충분한 에너지가 전달되도록 결정된다.
각 레이어의 두께는 파장과 스킨 뎁스(skin depth)를 고려하여 금속 표면에 자기장이 도미넌트한 전자기장을 형성시켜 충분한 에너지가 전달되도록 결정된다. 제1 레이어 또는 제3 레이어에는 전기적 특성이 다른 또 다른 레이어가 제2 레이어와 접하지 않은 다른 면에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제1 레이어 윗층에 다른 유전층을 추가하여 강한 전자기장의 형성을 유도할 수 있다. 또 다른 예에서는 부도체를 제1 레이어 윗층에 추가하여 금속 표면과의 전기적 연결을 방지할 수 있다.
제1 레이어와 제3 레이어의 사이에 배치되는 제2 레이어는 유전체 또는 부도체로 구성될 수 있다. 예시적으로 그러나 한정되지 않게, 제2 레이어는 탄소섬유, 아크릴 및 폴리카보네이트 중 적어도 하나의 재질을 포함할 수 있다. 혹은 페인트(도료), 종이, 고분자수지 필름 등 다른 재질을 포함할 수도 있다. 또한 제2 레이어는 특성이 다른 여러 층, 복수의 유전체 또는 부도체를 포함할 수 있다.
이러한 제1 레이어(210), 제2 레이어, 제3 레이어 및 홀(240)을 포함하고 있는 표면파 안테나는 금속의 표면을 통해 송신 및 수신되는 표면 전자기파를 발생시킬 수 있다.
도 4는 일실시예에 따른 표면 전자기파가 송신 및 수신되는 금속의 표면을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 금속의 표면(400)은 돌출부(410, 413, 416) 및 함몰부(420, 425)를 포함할 수 있다. 이러한 금속의 표면(400)과 금속의 표면(400)을 타고 흐르는 표면 전자기파의 상호 작용을 통해, 표면파 안테나가 감지할 수 있는 표면파가 형성될 수 있다. 표면파는 표면 전자기파와 같은 성질을 갖는 것으로 볼 수 있다.
또한, 금속의 표면(400)의 돌출부(410, 413, 416) 및 함몰부(420, 425)는 돌출 및 함몰 지점에 대해 각각 특정 길이의 주기를 가지고 형성되어, 표면 전자기파와의 상호 작용을 통한 표면파 생성을 보다 용이하게 하도록 할 수 있다. 이러한 금속의 표면(400)과 표면 전자기파의 상호작용에 의한 표면파 전달에 대해 도 5에서 보다 상세히 설명하도록 하겠다.
도 5는 일실시예에 따라 금속의 표면과 표면 전자기파의 상호 작용으로 표면파가 금속 표면을 타고 흐르는 모습을 도시한다.
도 5를 참조하면, 각각 금속의 표면(510), Evanescent 표면 전자기파 층(520), 표면파(530) 및 표면파 전반사 지점(500)을 나타낸다. 금속의 표면에는 도 4에 도시된 바와 같이 돌출부 및 함몰부가 포함되어있을 수 있다.
송신부의 표면파 안테나로부터 금속의 표면을 향해 표면 전자기파를 송신하면, 이 표면 전자기파로부터 금속의 표면 주변으로 Evanescent 표면 전자기파 층(520)이 형성되며, 이 표면 전자기파 층(520)과 금속의 표면(510) 사이에서 전반사(500)를 일으키며, 금속의 표면(510)을 타고 흐르는 표면파(530)가 형성될 수 있다. 즉, 표면파는 표면 전자기파라고 볼 수 있다.
금속의 표면(510)의 일정 길이의 주기를 가지고 형성되는 돌출부 및 함몰부에 따라, 표면파(530)의 금속의 표면(510)과 Evanescent 표면 전자기파 층(520) 사이에서의 전반사(500)가 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
이렇게 송신부의 표면파 안테나가 금속의 표면을 향해 표면 전자기파를 송신하면, 표면 전자기파는 Evanescent 표면 전자기파 층(520)과 표면파(530)를 형성할 수 있고, 표면파(530)는 금속의 표면(510)과 표면 전자기파 층(520) 사이에서 전반사(500)를 일으킬 수 있으며 금속의 표면(510)을 타고 흐르게 되어 수신부의 표면파 안테나가 이를 수신하게 될 수 있다.
도 6은 다른 일실시예에 따른 무선 충전 장치의 구성을 도시한 블록도를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 무선 충전 장치는 전원 공급부(610) 및 임피던스 정합부(620)를 더 포함할 수 있다. 전원 공급부(610)는 송신부(630)에 전력을 공급할 수 있다. 임피던스 정합부(620)는 송신부(630)에서 반사된 전압을 측정하여, 기준 전압과 비교하고, 비교 결과에 따라 임피던스 정합을 수행할 수 있다. 이 정보를 전원 공급부(610)가 수신하여, 전원 공급부(610)는 임피던스 정합된 전압을 송신부(630)에 제공할 수 있다.
송신부(630)에 임피던스 정합되는 전압을 공급함으로써, 무선 충전 장치는 전력 및 전파 전송 효율을 향상시킬 수 있고, 공급 가능한 최대의 전력을 제공하는 효과를 얻을 수 있다.
송신부(630)는 임피던스 정합되는 전압으로부터, 표면 전자기파를 생성하여 금속의 표면을 통해 전파할 수 있다. 수신부(640)는 금속의 표면을 통해 전파되는 표면 전자기파를 수신할 수 있다. 충전 장치(650)는 수신되는 표면 전자기파에 대응하는 충전 전압을 생성하여, 로봇에 공급할 수 있다.
도 7은 일실시예에 따라 금속 표면파를 이용하여 로봇의 충전하기 위한 무선 충전 장치를 도시한다.
도 7을 참조하면, 로봇(700, 710, 720)에 수신부(120)가 장착되어 있고, 로봇(700, 710, 720)의 금속 표면(740)으로 수신부(120)로부터 전압 생성부(130)까지 금속 표면(740)을 통한 금속 표면파의 전달이 가능하여 무선 충전 장치의 구현이 가능할 수 있다. 전압 생성부(130)는 수신부(120)로부터 전달받은 표면 전자기파에 대응하여 생성하는 충전 전압이 로봇의 충전에 적합하지 않은 경우, 적합한 전압으로 전압의 크기 등을 변환시킬 수 있다.
이 경우에, 송신부(110)는 표면 전자기파를 송신할 수 있는 표면파 안테나를 추가적으로 포함할 수 있다. 송신부(110)는 공급받은 전력으로부터 표면 전자기파를 생성하여 로봇(700, 710, 720)의 금속 표면(740)을 향해 표면 전자기파를 송신하고, 수신부(120)는 금속 표면(740)을 타고 흐르는 표면 전자기파를 수신할 수 있다.
금속의 표면을 타고 흐르는 표면 전자기파를 이용한 무선 충전 장치를 활용하는 경우, 기존의 무선 송/수신 방식처럼 공기 중으로 전자기파를 방사하지 않기 때문에 공기 중에서 손실되는 전력을 줄일 수 있으며, 금속의 표면을 따라 전자기파가 이동하기 때문에 송신기 및 수신기의 안테나 방향을 서로 일치시킬 필요성이 없어 송신기 및 수신기를 배치시키는 자유도가 크다고 볼 수 있다.
또한 외관 상 케이블이 제거되기 때문에 공간의 활용성이 증대하며, 케이블의 고장으로 인한 유지 보수 비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.
도 8은 일실시예에 따라 송신부가 모노폴 안테나를 더 포함하는 구성을 나타낸다. 도 8을 참조하면, 송신부(800)는 표면파 안테나(820) 및 모노폴 안테나(810)를 더 포함할 수 있다. 모노폴 안테나(810)는 표면파 안테나(820)와 서로 병렬로 연결될 수 있다.
모노폴 안테나(810)는 일반적인 모노폴 안테나로 이해할 수 있으며, 무한한 대지면이나 완전 도체에 수직으로 세워지는 모노폴의 길이가 송신 및 수신되는 파장의 약 1/4 파장일 때 공진하는 특성을 이용하는 안테나이다.
표면파 안테나(820)에서 송신 및 수신되며 차량 금속 차체의 표면을 타고 흐르는 표면 전자기파는 차량 금속 차체의 표면의 굴곡 등으로 인해, 굴곡 면에서 공기 중으로 퍼질 수 있으며, 모노폴 안테나(810)는 이러한 공기 중으로 퍼지는 전자기파를 수신하는 것으로 이해할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (9)

  1. 금속의 표면을 통해 전파되는 자기장이 도미넌트한 전자기장을 수신하는 수신부; 및
    상기 전자기장에 대응하는 전압을 생성하여 상기 전압을 로봇의 충전 전압으로 제공하는 전압 생성부
    를 포함하고,
    상기 금속의 표면은 돌출부 및 함몰부를 포함한 자성체이고,
    상기 전자기장에 대응하는 표면 전자기파 층이 상기 금속의 표면 주변으로 형성되며,
    상기 표면 전자기파 층과 상기 금속 표면 사이에서 상기 돌출부 및 상기 함몰부를 따라 전반사가 일어나, 상기 금속의 표면을 타고 흐르는 표면파가 형성되고,
    상기 수신부는 상기 수신부와 병렬로 연결되는 모노폴 안테나를 더 포함하며,
    전도성 물질로 이루어진 박막 구조이며, 내부에 적어도 하나 이상의 홀을 형성하고 있는 제1 레이어;
    유전체 물질로 이루어진 박막 구조이며, 상기 제1 레이어에 접하여 위치하는 제2 레이어;
    박막 구조로 이루어진 접지체이며, 상기 제2 레이어의 상기 제1 레이어가 인접한 면의 반대 측 면에 접하여 위치하는 제3 레이어; 및
    상기 제1 레이어에서 상기 제2 레이어에 접하지 않은 면에 추가되는 유전층
    을 포함하며,
    송신부의 제1 레이어와 제2 레이어가 제3 레이어에 상기 표면 전자기파를 형성시킴으로써 상기 금속 표면에 형성된 자기장이 주된 표면 전자기파를 수신하는
    무선 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 레이어, 상기 제2 레이어 및 상기 제3 레이어는 동일한 길이, 너비 및 두께로 형성되는 무선 충전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    전력을 공급받아 상기 전력에 대응하는 자기장이 도미넌트한 전자기장을 생성하고, 상기 금속의 상기 표면으로 상기 전자기장을 전파하는 송신부를 더 포함하는 무선 충전 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    임피던스 정합부를 더 포함하고,
    상기 임피던스 정합부는 상기 송신부에서 반사된 전압을 측정하여 기준 전압과 크기를 비교하여, 비교 결과에 따라 상기 전력에 대해 임피던스 정합을 수행하고,
    상기 임피던스 정합이 수행된 상기 전력을 상기 송신부에 제공하는 무선 충전 장치.
  5. 전력을 공급받아 상기 전력에 대응하는 자기장이 도미넌트한 전자기장을 생성하고, 금속의 표면으로 상기 전자기장을 전파하는 송신부를 포함하는 무선 충전 장치에 있어서,
    상기 금속의 표면은 돌출부 및 함몰부를 포함한 자성체이고,
    상기 전자기장에 대응하는 표면 전자기파 층이 상기 금속의 표면 주변으로 형성되며,
    상기 표면 전자기파 층과 상기 금속 표면 사이에서 상기 돌출부 및 상기 함몰부를 따라 전반사가 일어나, 상기 금속의 표면을 타고 흐르는 표면파가 형성되고,
    상기 송신부는 상기 송신부와 병렬로 연결되는 모노폴 안테나를 더 포함하며,
    전도성 물질로 이루어진 박막 구조이며, 내부에 적어도 하나 이상의 홀을 형성하고 있는 제1 레이어;
    유전체 물질로 이루어진 박막 구조이며, 상기 제1 레이어에 접하여 위치하는 제2 레이어;
    박막 구조로 이루어진 접지체이며, 상기 제2 레이어의 상기 제1 레이어가 인접한 면의 반대 측 면에 접하여 위치하는 제3 레이어; 및
    상기 제1 레이어에서 상기 제2 레이어에 접하지 않은 면에 추가되는 유전층
    을 포함하고,
    상기 제1 레이어와 상기 제2 레이어는 상기 제3 레이어에 상기 표면 전자기파를 형성시킴으로써, 상기 금속 표면에 자기장이 주된 표면 전자기파를 형성하는
    무선 충전 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 레이어, 상기 제2 레이어 및 상기 제3 레이어는 동일한 길이, 너비 및 두께로 형성되는 무선 충전 장치.
  7. 금속의 표면을 통해 전파되는 자기장이 도미넌트한 전자기장을 수신하는 단계;
    모노폴 안테나가 상기 금속의 표면에서 공기중으로 퍼지는 상기 전자기장을 를 수신하는 단계; 및
    상기 전자기장에 대응하는 전압을 생성하여 상기 전압을 로봇의 충전 전압으로 제공하는 단계
    를 포함하고,
    상기 금속의 표면은 돌출부 및 함몰부를 포함한 자성체이고,
    상기 전자기장에 대응하는 표면 전자기파 층이 상기 금속의 표면 주변으로 형성되며,
    상기 표면 전자기파 층과 상기 금속 표면 사이에서 상기 돌출부 및 상기 함몰부를 따라 전반사가 일어나, 상기 금속의 표면을 타고 흐르는 표면파가 형성되고,
    상기 수신하는 단계는,
    전도성 물질로 이루어진 박막 구조이며, 내부에 적어도 하나 이상의 홀을 형성하고 있는 제1 레이어;
    유전체 물질로 이루어진 박막 구조이며, 상기 제1 레이어에 접하여 위치하는 제2 레이어;
    박막 구조로 이루어진 접지체이며, 상기 제2 레이어의 상기 제1 레이어가 인접한 면의 반대 측 면에 접하여 위치하는 제3 레이어; 및
    상기 제1 레이어에서 상기 제2 레이어에 접하지 않은 면에 추가되는 유전층
    을 포함하는 수신부를 통해 송신부의 제1 레이어와 제2 레이어가 제3 레이어에 상기 표면 전자기파를 형성시킴으로써 상기 금속 표면에 형성된 자기장이 주된 표면 전자기파를 수신하는 단계를 포함하는
    무선 충전 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    전력을 공급받아 상기 전력에 대응하는 자기장이 도미넌트한 전자기장을 생성하고, 상기 금속의 상기 표면으로 상기 전자기장을 전파하는 단계
    를 더 포함하는 무선 충전 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전파하는 단계는,
    상기 충전 전압 중 반사된 전압의 크기를 측정하여 상기 충전 전압과 크기를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 충전 전압에 대해 임피던스 정합을 수행하는 단계를 더 포함하고,
    상기 임피던스 정합이 수행된 상기 충전 전압에 대응하는 표면 전자기파를 생성하여, 상기 금속의 상기 표면으로 정합된 상기 표면 전자기파를 전파하는 무선 충전 방법.
KR1020190113093A 2019-09-11 2019-09-11 무선 충전 장치 및 방법 KR102105688B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190113093A KR102105688B1 (ko) 2019-09-11 2019-09-11 무선 충전 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190113093A KR102105688B1 (ko) 2019-09-11 2019-09-11 무선 충전 장치 및 방법

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170102408A Division KR20190017484A (ko) 2017-08-11 2017-08-11 무선 충전 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190108543A KR20190108543A (ko) 2019-09-24
KR102105688B1 true KR102105688B1 (ko) 2020-04-28

Family

ID=68068824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190113093A KR102105688B1 (ko) 2019-09-11 2019-09-11 무선 충전 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102105688B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220093643A (ko) 2020-12-28 2022-07-05 한국로봇융합연구원 비접촉식 무선 충전 장치의 충전을 제어하는 방법, 장치, 및 시스템

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101015055B1 (ko) * 2008-08-01 2011-02-16 한국전기연구원 표면파의 도파를 이용한 무선 전력 전송 장치 및 그 방법
US8581542B2 (en) * 2008-09-08 2013-11-12 Qualcomm Incorporated Receive antenna arrangement for wireless power
US8547057B2 (en) * 2009-11-17 2013-10-01 Qualcomm Incorporated Systems and methods for selective wireless power transfer
US9859707B2 (en) * 2014-09-11 2018-01-02 Cpg Technologies, Llc Simultaneous multifrequency receive circuits
KR101810737B1 (ko) * 2015-07-31 2017-12-19 울산과학기술원 무선전력전송 시스템 및 통신 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220093643A (ko) 2020-12-28 2022-07-05 한국로봇융합연구원 비접촉식 무선 충전 장치의 충전을 제어하는 방법, 장치, 및 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190108543A (ko) 2019-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bai et al. Experimental circular phased array for generating OAM radio beams
US11069981B2 (en) Radiating cable and method of manufacturing a radiating cable with an inner and outer conductor, each having openings
KR102105688B1 (ko) 무선 충전 장치 및 방법
Mirhadi et al. Ultra wideband antenna design using discrete Green's functions in conjunction with binary particle swarm optimisation
JP2007150652A (ja) 信号伝達装置用のインターフェース装置
Song et al. Alignment‐and metallic‐obstacle‐insensitive contactless power transmission system utilizing surface‐guided mode
EP3644440A1 (en) Electronic device comprising antenna
KR102105684B1 (ko) 무선 통신 장치 및 방법
US9893447B2 (en) Systems and methods for grounding of an antenna cable in an information handling system
KR101967983B1 (ko) 무선 충전 장치 및 방법
KR20190017484A (ko) 무선 충전 장치 및 방법
US10673283B2 (en) Wireless power transmission system using meta-structure transmission line capable of performing beam steering
CN108352711A (zh) 在引导表面波功率传递系统中的减载
KR102109373B1 (ko) 무선 전력 전송 장치 및 방법
KR20190017476A (ko) 무선 통신 장치 및 방법
Ruaro et al. Cavity‐backed on‐body antenna for customised hearing instrument applications
Halder et al. Loop antenna over a conducting cone with a spherical cap
Liao et al. Optimization of low-profile antennas for applications in unattended ground sensor networks
KR20190017481A (ko) 무선 전력 전송 장치 및 방법
Kim et al. Spherical mode-based analysis of wireless power transfer between two antennas
Ghosh et al. Analysis of arbitrary multiple‐loop antennas around a conducting cone, with rotational symmetry
KR102076493B1 (ko) 무선 전력 수신기 및 이를 포함하는 무선 전력 시스템
Kikkert et al. Radiation and attenuation of communication signals on power lines
KR102042116B1 (ko) 무선 전력 전송 시스템에서 전력 제어 장치 및 방법
EP3342020B1 (en) Deterring theft in wireless power systems

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant