KR20100061845A

KR20100061845A - 유도전력전송 플랫폼

Info

Publication number: KR20100061845A
Application number: KR1020107009057A
Authority: KR
Inventors: 요시 아잔콧; 아미르 벤 샬롬; 울라 그린왈드; 알프레드 레이보비츠; 애릭 로프
Original assignee: 파우워매트 엘티디.
Priority date: 2007-09-25
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2010-06-09
Also published as: EP2224572A2; AU2008303118A1; US20100219697A1; US20100219698A1; WO2009040807A2; CN101919011A; US8049370B2; EP2224572A3; AU2010202025A1; JP2011010546A; EP2201581A4; WO2009040807A3; KR20100051753A; CA2700740A1; US20130241478A1; MX2010003273A; EP2201581A2; JP2010541528A; US8456038B2; US8766488B2

Abstract

본 발명은 전기기기에 유도전력을 전송하기 위한 플랫폼에 관한 것으로, 구체적으로는 사용자가 필요에 따라 유도콘센트를 움직일 수 있는 플랫폼에 관한 것이다. 본 발명의 유도전력 전송장치는 전기부하에 연결된 2차인덕터와 결합하는 1차인덕터; 및 상기 1차인덕터가 설치되는 전력모듈;을 포함하고, 1차인덕터를 상기 전력모듈에 여러 위치에 배치할 수 있다.

Description

유도전력전송 플랫폼{ADJUSTABLE INDUCTIVE POWER TRANSMISSION PLATFORM}

본 발명은 전기기기에 유도전력을 전송하기 위한 플랫폼에 관한 것으로, 구체적으로는 사용자가 필요에 따라 유도콘센트를 움직일 수 있는 플랫폼에 관한 것이다.

유선연결 없이도 유도결합에 의해 전원에서 전기부하에 전력을 전송할 수 있다. 전원은 1차코일에 유선연결되고, 발진전압이 1차코일에 걸리면 1차코일은 발진자기장을 일으킨다. 발진자기장은 1차코일 가까이 있는 2차코일에 발진전류를 유도한다. 이런 식으로, 1차코일과 2차코일이 연결되지 않고도 전자기 유도에 의해 전기에너지가 1차코일에서 2차코일로 전송될 수 있다. 1차코일에서 2차코일로 전기에너지가 전송될 때, 이들 코일쌍은 유도결합되었다고 한다. 2차코일에 유선연결된 전기부하는 2차코일이 1차코일에 유도결합되었을 때 전원에서 에너지를 끌어올 수 있다.

유도결합에 의한 에너지전송 효율은 1차코일이 2차코일과 정확히 정렬되고 양쪽 코일 사이의 간격이 작을수록 개선된다. 따라서, 변압기와 같은 유도결합 장치에서 2개 코일을 서로를 중심으로 감아두지만, 유도결합이 임시적인 장치에서는 이것이 비실용적이고, 2차코일이 1차코일에서 쉽게 떨어질 수 있어야 한다.

Baily의 미국특허 7,210,940에서 소개된 트랜스듀서와 전기에너지를 주고받는 유도결합을 하는 장치는 강자성체 봉에 단층 솔레노이드가 감겨있는 수커넥터와, 다른 단층 솔레노이드를 갖춘 암커넥터로 구성된다. 암커넥터에 수커넥터를 끼우면, 2개의 솔레노이드가 정렬되어, 유도에 의한 에너지전송이 일어난다. 이런 유도결합에 의해, 접촉면을 노출하지 않고도 밀폐된 신호연결을 이룰 수 있다.

Baily의 장치에서는 수커넥터에 연결된 전기기기를 암커넥터에 연결된 전원과는 독립적으로 움직일 수 있어도, 양쪽 커넥터를 서로 끼워서 아주 정확하게 결합할 수 있다. 그러나, 이렇게 끼우면 전기기기의 움직임이 연결선의 길이로 제한된다. 또, 연결선이 잘 보이지 않아 걸리적거리거나 꼬일 수도 있다.

또 넓은 바닥면에 전력을 받는 전기기기를 배치하여 전선 없이 자유로운 움직임을 보장한 장치가 Hui의 미국특허 7,164,255에 소개되었는데, 이 장치에서는 평평한 유도전지 충전장치를 이용해 전기기기를 충전한다. 이 장치에서는 평평한 충전모듈의 충전면에 충전할 기기를 둔다. 충전모듈 내부에 충전면과 평행하게 배치된 1차권선이 충전될 기기 내부의 2차권선과 유도결합한다.

이 장치는 지교적 저전력 유도결합을 하여 전지를 충전하는데 적당하고, 에너지를 평탄면에 걸쳐 균일하게 전송하는데는 맞지만, 고에너지 장치에는 부적절하다.

종래의 이와 같은 문제점을 감안하여, 본 발명은 넓은 면 아무데나 전기기기를 배치하고 비교적 높은 전력을 무선으로 공급할 수 있는 유연한 유도전력전송 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 이와 같은 목적은, 전기부하에 연결된 2차인덕터와 결합하는 1차인덕터; 및 상기 1차인덕터가 설치되는 전력모듈;을 포함하고, 1차인덕터를 상기 전력모듈에 여러 위치에 배치할 수 있는 것을 특징으로 하는 유도전력 전송장치에 의해 달성된다.

이와 같은 유도전력 전송장치에서, 전력모듈에 파워독이 있고, 파워독에 1차 인덕터가 들어있다. 또, 파워독이 1차 인덕터를 착탈 가능하게 끼우기 위한 소켓이나 1차 인덕터를 착탈 가능하게 고정하기 위한 클립을 가질 수 있다. 또, 1차 인덕터가 접점을 갖고, 이 접점을 통해 1차 인덕터가 전선에 연결되어 전력을 공급받을 수 있다. 또, 1차 인덕터가 전선에 병렬로 연결되기도 한다. 또, 1차 인덕터가 파워허브에 연결되고, 파워허브는 1차인덕터에 대한 전력분배를 조절할 수 있다. 또, 전력모듈이 커넥터를 통해 다른 전력모듈에 결합되기도 하는데, 이 경우 커넥터는 전력모듈들을 기계식으로 결합하기 위한 기계식 커넥터이거나 전력모듈들을 전기식으로 결합하기 위한 전기식 커넥터이다. 또, 1차 인덕터를 덮개로 덮어 매끄러운 작업대를 제공하거나, 전력모듈이 작업대의 일부분을 이루거나, 전력모듈이 수평한 플랫폼, 테이블 윗면, 조리대, 회의 테이블, 작업대, 책상, 바닥면 또는 이들의 조합에 설치되거나, 전력모듈이 유연한 스트립을 포함하고, 이 스트립은 파워독이 2차 인덕터 부근으로 움직일 수 있도록 여러가지 구성을 취할 수 있다. 이 경우, 스트립은 여러개의 구간들을 연결한 구조를 취하거나, 밴드를 이룰 수 있다.

본 발명은 또한, 이상 설명한 1차 인덕터를 내장하는 파워독에 관한 것이기도 하다.

또, 본 발명은 전기부하에 연결된 2차 인덕터와 유도결합하도록 구성되면서, 전술한 파워독에 연결될 수 있는 1차 인덕터에 관한 것이기도 하다.

본 발명은 또한, 전원에 연결된 1차 인덕터를 전기부하에 연결된 2차 인덕터와 정렬시키는 1, 2차 인덕터들의 정렬방법을 제공하는데, 이 방법은 1차 인덕터가 들어있으면서 여러 구성을 갖는 전력모듈을 제공하는 단계; 2차 인덕터를 제공하는 단계; 전력모듈의 1차 인덕터가 2차 인덕터에 근접하도록 전력모듈을 구성하는 단계; 및 상기 2차 인덕터를 1차 인덕터에 정렬하는 단계를 포함한다.

본 발명의 방법에 있어서, 1차 인덕터가 다수의 위치들에 선택적으로 위치할 수 있도록 전력모듈 여러개를 서로 결합할 수 있다. 또, 1차 인덕터를 수용하기 위한 다수의 파워독이 전력모듈에 들어있고, 전력모듈을 구성하는 단계에서 1차 인덕터를 파워독에 결합하기도 한다. 또, 전력모듈을 구성하는 단계에서 1차 인덕터가 2차 인덕터 부근에 위치하는 구성을 선택하기도 한다.

본 발명은 또한, 전기부하에 연결된 2차인덕터에 결합되는 다수의 1차 인덕터; 및 1차 인덕터에 발진전압을 공급하기 위한 공통 드라이버를 포함하고, 1차 인덕터들이 개별 파워스위치를 통해 공통 드라이버에 연결되는 유도전력전송 플랫폼에 관한 것이기도 하다.

본 발명에 따른 플랫폼에서, 파워스위치에 전류가 흐르는 한 파워스위치가 닫혀있다. 또, 파워스위치가 자석스위치를 포함하기도 하는데, 이때 자석스위치가 닫혔을 때 자석 스위치 부근에 자기장을 제공하기 위한 솔레노이드가 있을 수 있다. 또, 2차 인덕터가 1차 인덕터에 결합되었음을 감지하기 위해 드라이버와 통신하는 2차 감지기가 있을 수도 있는데, 이 경우 드라이버가 감지기로부터 활성화 신호를 받았을 때만 발진전압을 공급하는 것이 좋다. 또, 감지기가 광수신기를 포함하고, 이런 광수신기는 2차 인덕터와 연결된 광학 이미터로부터 광학신호를 수신할 수도 있다. 또, 전원에서 인출되는 전력을 관리하기 위한 에너지관리 시스템이 있을 수 있는데, 이런 에너지관리 시스템은 유도전력전송 플랫폼에 의해 인출되는 전력을 감시하여 전력신호를 생성하는 전력모니터; 전기부하가 1차인덕터에 결합되었음을 감지하여 감지신호를 내는 부하디텍터; 및 전력신호와 감지신호를 받아, 활성화될 1차인덕터를 선택하고 이런 1차인덕터에 공급된 전력을 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다. 이때, 에너지 저장기를 더 구비할 수도 있는데, 에너지 저장기는 전원이나 전기부하나 1차인덕터에 선택적으로 연결되거나, 에너지 저장기에 저장된 에너지의 레벨을 감시하여 저장신호를 내는 저장기 모니터를 더 포함하고, 컨트롤러는 이런 저장신호를 받아 에너지 저장기를 전원에 선택적으로 연결할 수도 있다. 또, 에너지 저장기가 볼타전지, 커패시터, 연료전지, 수퍼커패시터, 흐름전지, 충전전지, 초전도자석 에너지 저장기, 전기부하에 연결된 파워셀, 또는 이들의 조합일 수도 있다. 또, 전기부하가 충전식 파워셀을 내장한 컴퓨터이고, 에너지 저장기는 이런 파워셀일 수도 있다. 또, 부하디텍터가 볼륨센서, 적외선센서, 초음파센서, 홀센서, 스프링 스위치, 자석스위치, 송신기-수신기 배열 또는 유도소자일 수도 있다. 또, 컨트롤러가 다수의 1차 인덕터들을 전원에 순차적으로 연결할 수도 있다.

본 발명은 또한, 전류가 통하는 한 닫혀있는 파워스위치에 연결되는 다수의 1차인덕터를 포함하는 전력콘센트 클러스터를 제공하는 단계; 활성화신호를 받았을 때만 상기 클러스터에 발진전압을 공급하는 공통 드라이버에 모든 파워스위치를 연결하는 단계; 전기부하에 연결된 2차인덕터와, 이런 2차인덕터가 관련 1차인덕터와 정렬되었을 때 파워스위치를 닫는 격발자를 갖춘 유도전력 리시버를 제공하는 단계; 및 2차인덕터가 1차인덕터에 결합되었음을 감지했을 때 상기 활성화신호를 드라이버에 보내는 2차디텍터를 제공하는 단계를 포함하는 유도전력 전송방법에 관한 것이기도 하다.

본 발명은 또한, 다수의 전력콘센트가 공통 드라이버에 연결되어 있는 파워보드에 의해 전원에서 인출되는 전력관리방법에 관한 것이기도 한데, 이 방법은 전력모니터를 제공하는 단계; 부하디텍터를 제공하는 단계; 컨트롤러를 제공하는 단계; 파워보드에 의해 인출되는 전력을 감시하여 전력신호를 내는 단계; 및 파워보드의 전력콘센트에 결합된 부하를 감지해 감지신호를 내는 단계를 포함하고, 컨트롤러는 상기 전력신호와 감지신호를 받아, 활성화될 전력콘센트를 선택한 다음, 활성 전력콘센트를 연결하기 위한 듀티사이클을 결정하고, 이런 듀티사이클에 따라 상기 활성 전력콘센트를 드라이버에 연결한다.

본 발명에 따른 전력관리방법에 있어서, 듀티사이클에 따라 활성 전력콘센트들이 각각 순차적으로 연결될 수 있다. 또, 파워보드에 의해 인출되는 전력의 범위가 제한될 수도 있다. 또, 본 발명의 이런 방법은 전원, 전기부하 또는 전력콘센트에 선택적으로 연결되는 에너지 저장기를 제공하는 단계; 및 활성화된 전력콘센트가 전원과의 연결이 끊어졌을 때 상기 에너지 저장기를 이 전력콘센트에 연결하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따라 전기기기가 설치된 전력전송 플랫폼의 전개사시도;
도 2는 전력전송 플랫폼에 사용될 1차 인덕터의 사시도;
도 3은 전력전송 플랫폼의 다른 2가지 구성의 사시도;
도 4는 본 발명에 따른 모듈형 전력전송 플랫폼의 전개사시도;
도 5는 본 발명에 따른 유연한 전력스트립의 2가지 구성의 개념도;
도 6은 유연한 전력스트립에 유연성을 부여하는데 사용되는 밴드의 개념도;
도 7은 본 발명에 따른 다수의 1차 인덕터의 구성을 보여주는 개념도;
도 8은 본 발명에 따른 허브에 배열된 다수의 1차 인덕터의 개념도;
도 9는 본 발명의 전력전송 플랫폼을 이용하는 전기기기에 전력을 공급하는 방법의 순서도;
도 10은 유도전력 콘센트를 제어하기 위한 스위치의 특징을 보여주는 블록도;
도 11은 본 발명에 따른 보호스위치를 구비한 유도전력 콘센트의 개념도;
도 12는 본 발명에 따라 보호스위치를 통해 하나의 드라이버에 1차코일 클러스터가 연결되어 있는 멀티코일 유도전력 콘센트의 블록도;
도 13은 보호스위치를 이용한 유도전력 콘센트의 작동법의 순서도;
도 14는 멀티코일 전력 플랫폼의 전력분배를 제어하는 에너지관리 시스템의 블록도;
도 15는 에너지저장기가 달린 두번째 에너지관리 시스템의 블록도;
도 16은 파워잭마다 각각 에너지저장기가 달린 세번째 에너지관리 시스템의 블록도;
도 17은 에너지저장기가 내장된 부하에 연결된 네번째 에너지관리 시스템의 블록도;
도 18은 파워셀이 내장된 2개의 컴퓨터를 작동시키는데 사용되는 에너지관리 시스템의 블록도;
도 19는 5개의 부하 사이에 전력을 공유하기 위한 듀티사이클 그래프.

도 1의 본 발명의 유도전력전송 플랫폼(100)은 다수의 1차 인덕터(200a~c)를 설치하기 위한 것이다. 유도전력전송 플랫폼(100)을 테이블 윗면에 놓고 랩탑컴퓨터(320a), 휴대폰(320b), 스탠드램프(320c)와 같이 테이블 위에 놓인 전기기기(320)를 충전하거나 전력공급할 수 있다.

이 플랫폼(100)에 설치된 다수의 파워독(120)에 1차 인덕터(200)가 결합된다. 고집적을 위해, 파워독(120)은 사각형이나 육각형(벌집) 모양으로 배열할 수 있다. 물론, 파워독에 결합되는 1차 인덕터들도 필요에 맞게 어떤 형태로든 배열될 수 있다.

1차 인덕터(200)와 결합하여 전력을 받는 2차 인덕터(322)는 전기기기(200)에 설치된다. 각각의 1차 인덕터(200)는 파워독(120) 둘레의 클립과 같은 체결구(122)에 의해 파워독에 고정된다. 바람직한 것은, 1차인덕터(200)를 손으로 파워독(120)에 꽂으면 스냅결합하고 손으로 당기면 파워독에서 분리되는 것이다. 소켓이나 걸쇠와 같은 다른 고정수단도 사용할 수 있다.

1차 인덕터(200)는 전선(222)을 통해 전원에 연결된다. 짧은 연결용 전선(224a,b)은 1차 인덕터(200)를 서로 체인식으로 연결하는데 사용된다. 이들 전선(222,224)은 플러그(240)에 의해 1차 인덕터(200)에 연결된다. 전선(222,224)에는 1차 인덕터(200)를 작동시키는데 쓰이는 가변전압을 공급하는 2개의 코어(221a,b)는 물론, 전력분배 제어를 위해 1차 인덕터와 컨트롤러(도시 안됨) 사이의 통신채널 역할을 하는 신호선(223)이 들어있다(도 2 참조). 물론 후술하는 각종 구성을 채택할 수도 있다.

보통 플랫폼(100)을 덮개(140)로 덮어 매끄러운 작업대(300)를 제공한다. 2차 인덕터(322)를 작업대(300) 밑의 접속점(380a-c)에 위치한 1차 인덕터(200)와 일치시키면, 관련 전기기기(320)에 전력을 전송할 수 있다.

지금까지 설명한 플랫폼(100)은 책상에 설치할 수 있는 모듈형을 예로 든 것일 뿐이고, 1차 인덕터(200)는 책상이나 조리대나 회의용 테이블이나 바닥면과 같이 매끄러운 작업면만 있으면 어떤 형태의 작업면에도 설치할 수 있다. 또, 1차 인덕터(200)를 벽면이나 천정면이나 캐비넷 측면과 같이 수평면이 아닌 곳에도 설치할 수 있다.

1차 인덕터(200)에서 전송된 유도전력을 휴대폰(320b) 충전에 사용할 수 있음은 물론, 작업대나 책상의 다른 곳, 예컨대 컴퓨터(320a)나 램프(320c)에도 공급할 수 있음은 말할 나위도 없다.

도 2와 같이, 1차 인덕터(200)의 도체 코일(201)은 강자성체 안내코어의 주변 링(203b)과 중심축(203a) 사이에 위치한다. 1차 인덕터(200) 바깥면(206)의 연결소켓(205)에 전선(220)의 플러그(240)를 끼울 수 있다. 전선(220)은 보통 3선 케이블로서, 2가닥의 전력코어(221a,b)와 1가닥의 선(223)을 포함한다. 1차 인덕터(200)는 파워독(120)에 밀어넣어 플랫폼(100)에 고정되는데, 이때 클립(122) 등에 의해 제자리에 단단히 고정된다.

종래와는 달리, 본 발명에서는 1차 인덕터(200)가 설치된 표면에서 움직일 수 있어, 1차 인덕터(200)를 원하는대로 배열할 수 있기 때문에, 작업대(300)를 필요에 맞게 구성할 수 있다.

도 3에는 본 발명의 플랫폼(100)의 2가지 다른 구조가 도시되어 있다.

도 3a에서는 3개의 1차 인덕터(200a~c)가 3개의 파워독(120a~c)에 각각 연결된다. 이들 1차 인덕터는 특정 기기에 전용되는 것으로, 예컨대 저전력 1차 인덕터(200b)는 휴대폰(320b) 충전용이고, 고전력 1차 인덕터(200a)는 컴퓨터(320a)용이며, 중전력 1차인덕터(200c)는 램프(320c)용이다.

사용자가 오른손잡이이면 컴퓨터(320a) 우측에 휴대폰(320b)을 두고(도 3a 참조), 왼손잡이이면 컴퓨터 좌측에 휴대폰을 둘 수 있도록 1차 인덕터(200a,b)의 위치를 조정할 수 있다(도 3b 참조). 이런 배열은 필요에 따라 1차 인덕터(200)를 플랫폼(100)의 다른 파워독(120d~f)에 연결하면 쉽게 이루어질 수 있다.

도 4에는 본 발명의 다른 예에 따라 플랫폼을 구성하는 모듈(110)이 도시되어 있다. 필요한 면적이 개별 모듈(110)의 면적보다 클 경우, 모듈을 여러개 연결해 대형의 작업대(310)를 만들 수 있다. 클립, 후크-아이 커넥터, 자석 등의 기계식 커넥터(400)를 모듈(110)의 둘레(420)에 설치해 모듈끼리 서로 착탈 가능하게 연결하고, 인접 모듈(110)의 전선(224)에는 접점(440)을 두어 서로 연결할 수 있다.

도 4b에는 다수의 플랫폼 모듈(110a~g)을 전기적으로나 기계적으로 연결한 상태가 도시되어 있다. 각각의 모듈(110)의 전선(224)을 둘레의 접점(440)에 연결하는데는 커넥터(242)를 사용하고, 기다란 전선(226)은 1차 인덕터에 직접 연결할 수 있다. 수평 작업대(410) 위에 전기기기(320)를 배치한다. 컴퓨터(320a), 휴대폰(320b), 램프(320c)과 같은 전기기기(320)에 구비된 2차 인덕터(322)가 작업대(310)에 매립된 1차 인덕터(200)에 연결된다. 1차 인덕터(200)가 위치하는 작업대(310)의 접점(380a-c)에 2차인덕터(322)가 일치하면 전기기기(320)에 전력이 전송된다.

도면에는 육각형 타일 형태의 모듈이 도시되었지만, 전력전송 작업대(310)를 구성하는데는 어떤 모자이크 형상도 이용할 수 있어, 사다리꼴, 평행사변형, 삼각형, 정사각형, 오각형, 6각형을 모두 이용할 수 있음은 물론, 8각형-정사각형 쌍이나 오각형을 일정 간격을 두고 배열하는 등의 다른 어떤 형상도 채택할 수 있다.

다수의 모듈(110)은 물론이고 모듈 사이의 이음매(112)도 가리기 위해 넓은 커버(145)를 사용할 수도 있다. 이런 식으로 매끄러운 작업대(310)가 다양하게 제공될 수 있다.

도 5는 또다른 실시예로서, 도 5a에서는 랩탑컴퓨터(520)와 같은 전기기기 여러대에 유도식으로 전력을 공급하기 위한 파워스트립(102)을 유연한 바닥판으로 이용한다. 1차 인덕터(200a-h)가 전기기기에 유선연결된 2차 인덕터와의 유도결합을 위해 파워스트립(102) 안에 설치된다. 이런 파워스트립을 이용해 여러가지 필요조건을 맞추는 것이 본 발명의 특징이다.

이하, 유연한 파워스트립(102)에 대해 예를 들어 설명한다. 한쪽 파워스트립(102)을 둥글게 구성하여 회의용 테이블(302) 위에 깔고 4개의 랩탑컴퓨터(520a-d)에 전력을 공급하는데 사용한다. 컴퓨터(520)마다 달린 2차 인덕터(322)는 내장되어 있거나, 연결선(326)을 통해 연결된 외부기기일 수도 있다. 1차 인덕터(200a-d)가 랩탑컴퓨터(520a-d) 내부에 각각 연결되도록 파워스트립(102)을 C1과 같이 구성한다(도 5a 참조). 한편, 5번째 참가자가 5번째 랩탑컴퓨터(520e)를 회의실에 갖고올 수 있다(도 5b 참조). C1의 구성은 4대의 랩탑컴퓨터(520a-d)에 최적으로 맞춰져 있어서, 다른 랩탑컴퓨터(520e)에 연결할 1차 인덕터(200)가 없지만, 파워스트립(102) 자체가 기본적으로 유연하기 때문에 여분의 1차 인덕터(200e)를 컴퓨터(520e) 가까이 당겨놓는 C2의 구성으로 조정할 수 있다(도 5b 참조).

본 발명의 파워스트립은 회의테이블(302) 외에, 책상, 조리대, 작업대, 바닥면 등의 다른 수평면은 물론, 벽면에도 설치할 수 있다.

도 6은 유연한 밴드(130)를 예로 들어 설명한다. 고무, 부타디엔, 네오프로펜 등의 탄성재, 직포, 펠트와 같은 부직포 등의 유연한 재료를 밴드에 사용한다. 도 6a와 같이 밴드(130)가 직선형일 경우 홈(134)의 크기는 모두 동일하지만, 도 6b와 같이 밴드가 휘어지면 외연부(132a)의 홈(134a-c)이 내연부(132b)의 홈(134d-f)보다 넓어질 것이다.

이런 스트립이나 밴드는 구간별로 연결하거나 관절형 프레임 형태로 하여, 여러가지 형태를 구성할 수 있도록 최소한 한군데서는 구부릴 수 있는 것이 바람직하다.

도 7a에서는 1차 인덕터(200a-e)를 체인 형태로 배열하여, 전원에 연결된 컨트롤러(260)로 제어한다. 이들 1차 인덕터(200)는 전선(220)에 의해 서로 연결되는데, 전선은 스위치(270a-e)를 통해 1차코일(201)을 전원에 연결한다. 스위치(270a-e)는 신호선(223)을 통해 컨트롤러(260)에 연결되고, 신호를 받았을 때 1차코일(201)을 작동시키도록 동작한다. 도 7b는 인덕터들을 체인식으로 전력 플랫폼에 설치하는 방식을 보여준다. 물론, 도 7c와 같은 모듈형이나, 도 7d와 같은 스트립 방식과 같이 다른 형태로 구현하는 것도 가능하다.

도 8a는 허브 구조의 1차 인덕터(200a-e)를 보여준다. 1차 인덕터(200a-e)는 하나의 제어허브(280)에서 중앙통제되고, 이 허브는 전원에 연결된다. 각각의 1차코일(201a-e)은 전선(220)을 통해 허브(280)에 직결된다. 결국, 허브(280)에 의해 1차코일(201a-e)이 전원에 직간접적으로 연결되는 셈이다. 도 8b는 이런 허브구조를 전력 플랫폼에 구현한 것을, 도 8c는 허브구조를 모듈형 플랫폼에 구현한 것을 보여준다.

1차코일(201)을 구동하는데 고주파 발진기와 같은 전자식 구동회로가 필요하다. 1차코일(201) 중 어느 것을 구동할지 선택하는데 컨트롤러(260)나 스위치(270)를 사용할 수 있다.

도 9a는 이상 설명한 전력전송 플랫폼(100)을 이용해 무선으로 전력을 공급하는 방법을 제시한다. a 단계에서 파워독(120)을 포함한 전력전송 모듈(110)을 제공한다. 2개 이상의 모듈(110)을 공통 에지를 따라 서로 연결해 대형 플랫폼을 구성할 수도 있다(b 단계). 전기기기에 연결된 2차 유도코일에 유도결합되도록 1차 인덕터(200)가 제공된다(c 단계). 적어도 하나의 1차 인덕터(200)가 전력전송 플랫폼에 설치된다(d 단계). 1차 인덕터에 전력을 공급하는 전선(222)을 제공하고(e 단계), 1차 인덕터(200)를 전선에 연결하며(f 단계), 2차인덕터를 1차인덕터(200)와 일치시킨다(h 단계). 전선(222)을 통해 1차코일(201)에 전압을 공급하고(i 단계), 1차코일(201)에 의해 전송된 전력을 2차인덕터(322)가 받아 전기부하에 전력을 공급한다.

도 9b는 전술한 파워스트립(102)을 이용해 무선으로 전력을 공급하는 두번째 방법을 제시한다. 파워독(120)이 설치되고 여러가지 구성을 취할 수 있는 유연한 밴드(130)가 제공된다(a' 단계). 전기기기에 연결된 2차 인덕터에 유도결합되게 1차 인덕터(200)가 제공된다(b' 단계). 적어도 하나의 1차 인덕터(200)가 유연한 밴드에 연결된다(c' 단계). 1차 인덕터에 전력을 공급하는 전선(220)이 제공되고(d' 단계), 이 전선에 1차인덕터(200)가 연결된다(e' 단계). 2차인덕터에 연결된 컴퓨터(520)와 같은 전기기기에 1차인덕터(200)가 가까이 오도록 밴드(130)를 구성한다(f' 단계). 스트립(102)의 1차인덕터(200)에 2차인덕터를 일치시킨다(g' 단계). 전선(222)을 통해 1차코일(201)에 전압을 걸어주고(h' 단계), 1차코일(201)에 의해 전송된 전력을 2차인덕터(322)가 유도결합으로 받아 전기기기(320)에 전력을 공급한다.

1차코일(201)을 조절하는데 사용되는 스위치(270)는 전원에서 전원콘센트를 차단하는 역할을 하기 때문에 중요한 안전요소이고, 특히 전력전송을 위해 도전접촉을 필요로 하지 않는 유도콘센트에 아주 중요하다. 유도콘센트에서 전력누설을 방지하려면 스위치가 필수적이다.

"Alignment independent and self aligning inductive power transfer system"이란 제목의 Sabo의 미국특허 6,803,744에 소개된 유도전력전송 장치는 전기기기의 무선충전용이다. 이 장치에 있는 다수의 인덕터는 각각 변압기의 1차코일 역할을 한다. 변압기의 2차코일은 전기기기에 내장되고, 전기기기를 전력전송장치에 접근시켜 1-2차 코일을 정렬시키면, 변압기를 거쳐 전기기기에 전력이 유도전송된다.

위 특허의 인덕터들은 전력전송장치에 내장된 스위치를 통해 전원에 연결되고, 스위치는 관련 인덕터를 선택적으로 작동시키며 전력을 보유하면서 인덕터로부터의 전자기장의 전송은 방지한다. 이런 스위치는 인덕터가 작동되고 정지할 때마다 스위칭되어, 비교적 수명이 짧다. 또, 전력전송장치에 스위치가 내장되어 있어, 교체하기도 쉽지 않다.

도 10은 본 발명에 다른 1차 인덕터(20)를 제어하기 위한 스위칭장치(10)의 주요 구성을 보여주는 블록도이다. 1차인덕터(20)의 1차코일(22)은 전원(24)에 연결되어 2차코일(32)과 유도결합되며, 2차코일은 전기부하(34)에 연결된 2차인덕터(30) 안에 있다. 1차코일(22)은 드라이버(23)를 통해 전원(24)에 연결되고, 드라이버는 1차코일을 구동하는데 필요한 전자소자, 예컨대 고주파 발진전압원을 제공한다. 1차코일(22)이 여러개일 경우, 드라이버(23)는 구동될 1차코일을 선택하는 셀렉터를 갖출 수 있다.

1차인덕터(20)를 제어하는 스위칭장치(10)는 1차코일(22)을 드라이버(23)에 연결하는 파워스위치(12)와, 스위치(12)와 드라이버(23)를 연결하여 1차코일(22) 가까이 있는 2차코일(32)을 감지하는 감지기(14)로 구성된다. 감지기(14)가 1차코일(22)의 범위내에 2차코일(32)이 있음을 감지하면, 파워스위치(12)가 닫힌다.

전류가 흐르는 동안 스위치를 열면 스파크가 일어난다. 이런 스파크는 스위치의 고장이나 열화를 일으켜 문제가 된다. 접점 사이의 전압강하가 크고 접점 간격은 전압방전이 일어나기에 충분히 작을 때 스파크가 일어난다. 이런 조건은 보통 파워스위치에 전류가 흐르는 동안 스위치가 열릴 때 일어난다. 스파크는 절연 산화막을 형성해 접점을 부식시킬 수 있는데, 이렇게 되면 접점이 서로 접촉해있을 때에도 도전 브리지의 형성이 방해된다. 또, 부식으로 인해 유효 접촉면적이 감소되고, 이는 저항을 증가시켜 과열을 일으키고, 심지어는 화재도 일어날 수 있다.

스위치를 교체하기까지 온오프 스위칭되는 횟수는 비도전 산화막이 형성되면 제한된다. 이때문에 빈번한 스위칭 동작이 필요한 경우에는 표준형 스위치가 부적절하다. 본 발명에서 파워스위치(12)는 1차코일(22)이 동작하는 동안 드라이버(23)에서 1차코일을 분리하는데는 사용되지 않고, 오히려 2차코일(32)이 1차코일(22)의 범위를 벗어났음을 감지기(14)가 감지하면 스위치(12)가 열리기 전에 드라이버(23)가 먼저 정지한다. 따라서, 스위치(12)가 열리기 전에 먼저 스위치에서의 전류 흐름이 중단된다. 이 경우 스위치(12)의 접점 사이에서 스파크가 일어나지 않는다.

본 발명에 따라 유도전원 콘센트(1200)를 제어하는 스위칭장치(1100)가 도 11에 도시되었다. 이 스위칭장치(1100)는 리드스위치(1120), 솔레노이드(1122) 및 2차감지기(1140)로 구성된다. 리드스위치(1120)는 자석(1130)이 부근에 있을 때 닫히고, 솔레노이드(1122)는 리드스위치(1120)를 닫아두기에 충분한 크기의 자기장을 일으키며, 2차감지기(1140)는 2차코일(1320)을 감지한다.

리드스위치(1120)가 닫히면 전원(1240)에 연결된 드라이버(1230)에 1차코일(1220)이 연결된다. 리드스위치는 전원(1240)을 솔레노이드(1122)에 연결하기도 한다. 솔레노이드(1122)는 리드스위치(1120)를 닫아두는 자기장을 일으킨다. 이 때문에 리드스위치(1120)가 자석(1130)에 의해 닫히기만 하면 리드스위치를 열지 않고도 자석을 제거할 수 있다.

전류가 흐르는 한 솔레노이드(1122)의 자기장에 의해 접점이 유지되므로 리드스위치(1120)에서는 스파크가 일어나지 않는다. 이상 리드스위치에 대해 설명했지만, 본 발명에서는 홀스위치와 같은 다른 방식의 자기감지 스위치를 사용할 수도 있다.

2차감지기(1140)는 2차코일(1320)이 1차코일(1220)에 유도결합될 때를 감지한다. 2차코일(1320)이 감지되면, 활성화신호 S1이 드라이버(1230)로 전송되어 1차코일(1220)이 작동된다. 2차코일(1320)이 제거되면 2차감지기(1140)는 정지신호 S0를 드라이버(1230)에 보내, 1차코일(1220)의 구동을 정지시킨다.

2차코일(1320)에 연계된 광학 이미터(1144)로부터 감지신호를 받는 1차코일(1220)과 연계된 광수신기(1142)가 2차감지기(1140)에 포함될 수도 있다. 컴퓨터와 이동통신에 널리 쓰이는 종류의 데이터신호, 예를 들어 적외선, 와이파이, 블루투스 신호와 같은 감지신호를 2차감지기(1140)가 감지할 수도 있다. 심지어는 LED, 무선송신기, 광커플러, 초음파 트랜스듀서나 기타 이미터도 사용할 수 있다.

또, 1차코일에서 유도된 전력을 감시하기 위한 수신회로를 드라이버에 설치할 수도 있다. 이런 수신회로는 아무런 부하도 감지되지 않을 때 드라이버를 정지시킨다. 또, 메인 전기부하에 병렬로 스위치를 통해 2차코일에 보조부하가 연결되어 있는 송신회로를 사용해 2차코일이 받은 전력을 조절하여 수신회로에 데이터를 보낼 수도 있다.

도 11a는 2차코일(1320)이 연결되어 있지 않아 정지상태에 있는 유도전원 콘센트(1200)를 보여준다. 리드스위치(1120)는 열려있고, 1차코일(1220)는 드라이버에서 분리되어 있다.

도 11b에서는 2차 장치(1300)가 유도전원 콘센트(1200)에 정렬되어 있다. 2차장치91300)는 전기부하(1340)에 연결된 2차코일(1320), 리드스위치(1120)에 가까이 있는 자석(1130), 및 광학 이미터(1144)를 구비하고, 2차코일(1320)이 1차코일(1220)에 일치하고 자석(1320)은 드라이버(1230)를 1차코일(1220)에 연결하는 리드스위치(1120)에 가까이 있도록 배치된다. 또, 디텍터(1142)는 이미터(1144)의 감지신호를 받아 드라이버(1230)를 작동시킨다. 그 결과, 1차코일(1220)에서 2차코일(1320)로 에너지가 유도전송된다.

도 11c에는 2차장치(1300)가 제거되고나서 드라이버(1230)가 정지하기까지의 잠깐의 시간 동안의 유도전원 콘센트(1200)가 도시되어 있다. 2차장치(1300)가 제거되면 자석(1130)이 더이상 리드스위치(1120) 가까이 있지 않아 리드스위치가 닫히게 된다. 그러나, 드라이버(1130)에 여전히 솔레노이드(1122)가 연결되어 있으므로, 드라이버 자체에 의해 리드스위치를 닫아두기에 충분한 강도의 자기장이 제공된다. 디텍터(1142)는 더이상 이미터(1144)의 감지신호를 받지 않으므로, 정지신호가 드라이버(1230)로 보내져 1차코일(1220)을 정지시킨다. 드라이버(1230)는 1차코일(1220)로의 전력공급을 중단하고, 솔레노이드(1122)는 분리되며, 리드스위치(1120)는 열린다. 즉, 유도전원 콘센트(1200)가 도 2a와 같은 구조를 채택한다. 리드스위치(1120)가 열리기 전에 드라이버(1230)가 정지하여 리드스위치(1120)가 열리기 전에 스위치의 전류흐름이 없어지기 때문에, 스파크가 일어나지 않는다.

도 12는 파워스위치(2120)로 제어되는 멀티코일 유도전원 콘센트(2200)의 블록도이다. 이 콘센트(2200)에 1차 유도코일(2220a-d)이 클러스터(2210) 형태로 배열된다. 1차 유도코일(2220a-d) 전부 별도의 파워스위치(2120a-d)를 통해 드라이버(2230)에 연결되고, 스위치는 솔레노이드(2122a-d)에 의해 각각 보호된다. 멀티코일 유도전원 콘센트는 책상과 같은 평탄면(2400)에 설치되어, 평탄면 위의 전기기기에 유도전력을 공급한다.

2차장치(2300)는 유도전원 콘센트(2200)에서 전력을 받고, 전기부하(2340)에 연결된 2차코일(2320)과, 리드스위치를 닫기위한 격발 자석(2130)을 구비한다. 2차장치(2300)는 컴퓨터나 TV 등의 전기기기에 내장되거나 설치되는 유도전력 리시버일 수 있다.

2차장치(2300)의 격발 자석(2130)이 파워스위치(2120a) 가까이 있어 1차 유도코일(2220a)이드라이버(2230)에 연결되게 2차장치를 배치한다. 2차 디텍터(2140a)는 2차 유도코일(2320)이 1차 유도코일(2220a)에 연결되었음을 표시하는 활성화신호를 드라이버(2230)에 보낸다.

드라이버(2230)가 활성화신호를 받으면 발진전압이 클러스터(2210)에 제공된다. 이때 전체 클러스터에 전압이 공급되어도, 그중 한개의 스위치(2120a)만 닫힌다. 따라서, 닫힌 스위치(2120a)에 연결된 1차 유도코일(2220a)만 작동되고, 나머지 1차코일들(2220b-d)은 작동하지 않는 상태이다.

도면에는 2차장치(2300)가 1차코일(2220a)과 정렬된 것으로 도시되었지만, 다른 1차코일(2220b-d) 어느 것과도 정렬될 수 있다는 것은 말할 나위도 없다.

2차장치(2300)가 1차코일(2220a)에서 멀어지면 격발자석(2130)도 관련 스위치(2120a)에서 멀어지지만, 이 스위치는 계속 닫혀있게 된다. 2차디텍터(2140)는 2차코일(2320)이 더이상 1차코일(2220a)에 결합되지 않았음을 감지하고 드라이버(2230)에 정지신호를 보낸다. 드라이버(2230)는 발진전압 공급을 중단하고 스위치(2120a)는 스파크 없이 열린다.

이어서 2차장치(2300)가 다른 1차코일(2220b)에 정렬되고, 격발자석(2130)에 의해 관련 파워스위치(2120b)가 닫히면서 2차디텍터(2140b)가 드라이버(2230)에 활성화신호를 보낸다. 1차코일(2220)은 모두 공통의 2차디텍터(2140)에 의해 제어된다.

1차코일들(2220) 사이를 이동하는 중간에 부하(2340)에 전력을 공급하기 위해 볼타 전지나 커패시터와 같은 내부전원(2330)을 2차장치(2300)에 설치하는 것이 좋다. 이렇게 하면, 사용자에게 통보하지 않고도 2차장치(2300)가 1차코일들(2220) 사이를 자유롭게 움직일 수 있다.

전체 멀티코일 클러스터(2210)를 제어하는데 드라이버(2230) 하나만 필요하여 유지관리비를 최소화할 수 있다는 것이 본 발명의 중요한 특징이다. 파워스위치(2120)와 1차코일(2220)를 모두 책상면, 전기작업대, 벽면, 바닥면과 같은 작업대(2400)에 매립할 수 있고, 가격이 비싼 중앙 드라이버(2230)는 별도로 설치하여 쉽게 접근할 수 있다. 이때문에, 1차코일마다 별도의 드라이버나 파워스위치가 필요했던 기존의 유도전력 시스템에 비해 본 발명이 우수하다고 할 수 있다.

코일밀도가 높은 대형 클러스터(2210)에 드라이버(2230)를 하나만 사용할 수 있어, 작업대(2400)의 어느 곳에서도 2차장치(2300)에 전력을 공급할 수 있으며, 심지어는 2차장치(2300)가 작업대위를 움직이고 있을 때도 그렇다.

도 13은 유도전력 전송방법의 순서도이다. 각각 파워스위치에 연결된 1차코일 여러개로 이루어진 클러스터를 작업대에 매립하되, 파워스위치는 전류가 흐르는 한 닫혀있도록 한다(a 단계). 파워스위치 전부를 공통 드라이버에 연결하고, 이 드라이버는 활성화신호를 받아야만 클러스터에 발진전압을 공급한다(b 단계). 2차코일과 격발자를 갖춘 유도전력 리시버를 배치하되, 2차코일은 전기부하에 연결되고, 2차코일이 1차코일에 정렬되면 격발자가 파워스위치를 닫는다(c 단계). 2차코일이 1차코일에 결합되었음을 감지했을 때 상기 드라이버에 활성화신호를 보내는 2차 디텍터를 배치한다(d 단계).

또, 멀티코일 유도콘센트의 인덕터에 대한 전력 분배를 에너지 관리시스템으로 제어할 수도 있다. 도 14의 에너지관리 시스템(4100)는 전원(4300)과 다수의 부하(4200a-f)에 연결되고, 전원(4300)은 컨트롤러(4150)를 통해 파워보드(4110)에도 연결된다. 컨트롤러(4150)는 파워모니터(4130)로부터 전력신호 S_p와 부하모니터(4140)로부터 부하신호 S_L을 받는다. 파워보드(4300)에 달린 다수의 파워잭(4120a-f)은 전기부하(4200a-f)에 각각 연결된다.

파워잭(4120)에 연결된 부하(4200)는 부하디텍터(4140)에 의해 감지되고, 이 정보가 부하신호(S_L)로 컨트롤러(4150)에 보내진다. 도 14에서는 3개의 부하(4200a,b,f)만이 파워잭(4120a,b,f)에 연결되어, 컨트롤러(4150)가 이들 작동중인 파워잭(4120a,b,f)에만 전력을 공급한다. 다른 부하(4200c)가 파워잭(4120c)에 연결되면, 이를 디텍터(4140)가 감지하여 컨트롤러(4150)에 신호를 주고, 컨트롤러는 이 파워잭(4120c)을 작동시켜 새로운 부하(4200c)에 전력을 공급한다.

당업자라면 디텍터(4140)가 부하(4200)를 찾을 수 있는 여러 모드를 대해 잘 알겠지만, 아래 방법을 선택할 수 있다:

- 볼륨센서, 적외선센서, 초음파센서, 홀센서와 같은 외부센서가 간단한 삼각측량법으로 부하(4200)를 찾는다;

- 파워잭(4120)에 부하(4200)를 연결해, 예컨대 2개 접점을 연결하는 스위치를 닫는 것과 같이 탐지회로를 닫는다;

- 파워보드(4110)에 있는 자석스위치가 부하(4200)에 내장된 자석의 존재를 감지하여 부하를 확인한다;

- 부하(4200)에 내장된 송신기(4290; 도 17)가 적외선신호나 무선신호와 같은 신호를 디텍터(4140)의 수신기(4190; 도 4)에 송신한다;

- 파워보드(4110)의 1차코일이 부하(4200)로 보내진 추가 전력을 감지하고 저전력을 스캔하여 부하(4200)의 2차코일을 찾는다.

또, 컨트롤러(4150)는 파워잭(4120)에 공급되는 전력을 조절하기도 한다. 전력모니터(4130)가 파워보드(4110)에 보내지는 전력을 감시하고, 이 정보를 전력신호(Sp)로 컨트롤러에 보낸다. 컨트롤러(4150)는 전력신호(Sp)로 결정된 전력을 파워잭(4120)에 보낸다. 전력은 여러 방식으로, 예컨대 동시적으로나 순차적으로나 단속적으로 파워잭(4120)에 보내진다.

파워보드(4100)에 의해 전원(4300)에서 인출되는 전류(I_in)는 에너지관리 시스템에 의해 조절된다. 컨트롤러(4150)는 이 전류(I_in)가 최대값을 넘지 않도록 제한한다. 파워보드에 의해 인출되는 이 전류(I_in)는 모든 연결된 부하(4200)에 의해 인출된 전류(i_a-f)에 의해 좌우된다. 연결된 부하(4200a,b,f)가 인출한 전류(i_a,i_b,i_f)가 너무 많으면, 전원(4300)에서 나오는 전류(I_in)가 최대값을 넘을 수 있다. 이 경우, 컨트롤러(4150)는 정해진 듀티사이클에 맞게 파워잭(4120a,b,f)을 순차적으로 스위칭하여, 부하(4200a,b,f)에 인출되는 총 전류를 제한하여, 파워보드에 의해 인출되는 전류(I_in)가 최대값 밑으로 유지되도록 한다.

도 15의 두번째 에너지관리 시스템(4101)은 볼타 전지, 커패시터, 연료전지, 수퍼커패시터, 흐름전지, 충전전지, 초전도자석 에너지 저장기, 전기부하에 연결된 파워셀이나 이들의 조합과 같은 에너지 저장기(4160)를 이용한다. 모니터(4170)은 에너지저장기(4160)의 에너지 레벨을 감시하고, 이 정보를 저장신호(S_R)로 컨트롤러(4151)에 보낸다.

이 에너지관리 시스템(4101)에서, 컨트롤러(4151)는 에너지저장기(4160)를 선택적으로 충전하는데, 예컨대 전원(4300)에서 온 전력이 낮다고 전력신호(Sp)가 표시할 때 충전할 수 있다. 익 lsmd을 이용해 인출전루(I_in)의 하한선을 설정할 수 있다.

또, 인출전류(I_in)가 상한선을 넘으면, 활동 파워잭(4120)가 듀티사이클에 맞춰 전원(4300)에 단속적으로 연결된다. 충전된 에너지저장기(4160)는 파워잭들이 전원(4300)에서 분리되어 있는 사이클 동안 활동 파워잭(4120)에 전력을 공급하는데 사용된다. 이렇게 하여, 부하(4200a-f)에 중단없이 전력이 공급된다.

에너지관리 시스템(4101)의 작동변수를 특정 범위로 제한하면, 이 범위내에서 동작할 때 전력손실을 최소화하도록 시스템의 효율을 최적화할 수 있다. 이렇게 되면 장기간 동작할 때에도 에너지손실을 크게 줄일 수 있다.

도 16의 세번째 에너지관리 시스템(4102)에서는 파워잭(4122a-f)이 에너지저장기(4162a-f)에 각각 연결되고, 이들 저장기는 모두 저장기 모니터(4172)의 감시를 받는다. 컨트롤러(4152)는 각각의 파워잭(4122)을 제어하고, 에너지저장기(4162) 사이를 스위칭하면서 파워잭(4122)에 직접 전력을 공급하거나, 에너지저장기와 파워잭 양쪽에 동시에 전력을 공급한다.

도 17의 세번째 에너지관리 시스템(4103)에서는 부하(4203a-f) 자체마다 에너지저장기(4203)가 달려있다. 송신기(4290a-f)가 저장기 모니터(4173)와 통신하면서 수신기(4190)에 신호를 보내 에너지저장기(4263)의 전력레벨에 관한 데이터를 제공한다.

컨트롤러(4153)에 의해 전원(4300)에 파워잭(4123a-f)이 연결되면, 연결된 부하(4203a-f)가 에너지저장기(4263a-f)를 자동으로 충전하면서 부하에 직접 전력이 공급된다. 컨트롤러(4253)에 의해 피워잭(4123a-f)이 분리되면, 연결된 부하(4203a-f)가 자체 에너지저장기(4263a-f)에서 자동으로 전력을 인출한다. 저장신호(S_R)를받는 컨트롤러(4153)는 이때문에 각각의 부하(4203a-f)에 단속적으로 전력을 공급할 수 있어, 각각의 저장기(4263a-f)의 전력레벨을 유지할 수 있다. 이런 식으로 각각의 부하(4200)가 연속으로 동작할 수 있고 전원(4300)에서 인출되는 전력은 최소화된다.

도 18의 또다른 에너지관리 시스템(4104)에서는 파워보드(4114)에 유도 파워잭(4124)이 배열되어 있고, 파워잭 각각은 1차코일(1242)과 자석스위치(1244)를 갖는다. 파워셀(4264a,b)이 각각 내장된 2개의 컴퓨터(4204a,b)가 유도 파워플러그(4224a,b)를 통해 파워보드(4114)에 연결되고, 파워플러그 각각에는 2차코일(2242)과 자석(2244)이 들어있다. 파워모니터(4134), 부하디텍터(4144) 및 저장기 모니터(4174)가 컨트롤러(4154)에 제어신호를 보내면, 컨트롤러는 전원(4304)에서 파워잭(4124)로 공급되는 전력을 제어한다.

파워플러그(4224a,b)가 파워잭(4114a,b)에 근접하면, 자석(2244)에 의해 자석스위치(1244)가 작동되어, 부하디텍터(4144)를 거쳐 컨트롤러로 신호가 보내져 관련 파워잭(4114a,b)이 작동된다. 무선송신기(4294a,b)는 저장기 모니터(4174)와 통신하면서 파워셀(4264a,b)의 전력레벨을 수신기(4194)에 알려주고, 컨트롤러는 연결된 컴퓨터(4204)의 파워셀(4264)의 전력레벨을 감시하면서 파워잭(4114a,b)의 연결을 선택적으로 조정하여, 전원(4304)에서 인출되는 전력을 최소화할 수 있다.

송신기(4294)가 수신기(4194)에 근접하면 저전력 상태에서 데이터전송을 할 수 있다. 예컨대, 저전력 와이파이나 블루투스 신호를 이용해 이들 애플리케이션에 필요한 전력을 최소화할 수 있다.

도 19에는 5개 부하에 전력을 공급하기 위한 통상적인 듀티사이클이 도시되었다. 이 듀티사이클 내내 일정한 레벨로 전력 P가 인출되지만, 이 전력은 5개 부하 각각에 순차적으로 공급된다. 부하 A는 짧은 시간간격 δt₁ 동안 P를 받고나서 긴 시간간격 δt₂ 동안 연결이 끊어진다. A의 연결이 끊어지면, 부하 B가 δt₂ 동안 연결되었다가 꺼진다. 이런 식으로 모든 부하가 듀티사이클의 Δt 동안 순차적으로 연결되고, 이 사이클이 반복된다. 대개 모든 부하는 동일한 시간간격 δt_1-5 동안 연결되지만, 이런 연결시간이 동일하지 않을 수도 있다.

본 발명에 의하면, 유도콘센트의 이동을 위해 플랫폼을 조절할 수 있다. 사용자는 필요에 맞게 유도콘센트를 위치시킬 수 있다. 한편, 유도콘센트 여러개를 각기 별도로 제어하여 다수의 부하에 유도전력을 공급할 수도 있다. 또, 이런 부하에 대한 전력분배를 중앙에서 제어하여 에너지를 절감할 수도 있다.

Claims

전기부하에 연결된 2차인덕터와 결합하는 1차인덕터; 및
상기 1차인덕터가 설치되는 전력모듈;을 포함하고,
1차인덕터를 상기 전력모듈에 여러 위치에 배치할 수 있는 것을 특징으로 하는 유도전력 전송장치.
제1항에 있어서, 상기 전력모듈에 파워독이 있고, 파워독에 1차 인덕터가 들어있는 것을 특징으로 하는 유도전력 전송장치.
제2항에 있어서, 상기 파워독이 1차 인덕터를 착탈 가능하게 끼우기 위한 소켓과 1차 인덕터를 착탈 가능하게 고정하기 위한 클립 중의 하나 또는 둘다를 갖는 것을 특징으로 하는 유도전력 전송장치.
제2항에 있어서, 상기 1차 인덕터가 접점을 갖고, 이 접점을 통해 1차 인덕터가 전선에 연결되어 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 유도전력 전송장치.
제2항에 있어서, 상기 1차 인덕터가 전선에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 유도전력 전송장치.
제2항에 있어서, 상기 1차 인덕터가 파워허브에 연결되고, 상기 파워허브는 1차인덕터에 대한 전력분배를 조절하는 것을 특징으로 하는 유도전력 전송장치.
제1항에 있어서, 상기 전력모듈이 커넥터를 통해 다른 전력모듈에 결합되는 것을 특징으로 하는 유도전력 전송장치.
제7항에 있어서, 상기 커넥터가 전력모듈들을 기계식으로 결합하기 위한 기계식 커넥터이거나 전력모듈들을 전기식으로 결합하기 위한 전기식 커넥터인 것을 특징으로 하는 유도전력 전송장치.
제1항에 있어서, 상기 1차 인덕터를 덮개로 덮어 매끄러운 작업대를 제공하는 것을 특징으로 하는 유도전력 전송장치.
제1항에 있어서, 상기 전력모듈이 작업대의 일부분을 이루는 것을 특징으로 하는 유도전력 전송장치.
제1항에 있어서, 상기 전력모듈이 수평한 플랫폼, 테이블 윗면, 조리대, 회의 테이블, 작업대, 책상, 바닥면 또는 이들의 조합에 설치되는 것을 특징으로 하는 유도전력 전송장치.
제1항에 있어서, 상기 전력모듈이 유연한 스트립을 포함하고, 이 스트립은 상기 파워독이 2차 인덕터 부근으로 움직일 수 있도록 여러가지 구성을 취할 수 있는 것을 특징으로 하는 유도전력 전송장치.
제12항에 있어서, 상기 스트립이 여러개의 구간들을 연결한 구조를 취하는 것을 특징으로 하는 유도전력 전송장치.
제12항에 있어서, 상기 스트립이 밴드를 이루는 것을 특징으로 하는 유도전력 전송장치.
제2항의 1차 인덕터를 내장하는 것을 특징으로 하는 파워독.
전기부하에 연결된 2차 인덕터와 유도결합하도록 구성되면서, 제2항의 파워독에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 1차 인덕터.
전원에 연결된 1차 인덕터를 전기부하에 연결된 2차 인덕터와 정렬시키는 1, 2차 인덕터들의 정렬방법에 있어서:
상기 1차 인덕터가 들어있으면서 여러 구성을 갖는 전력모듈을 제공하는 단계;
2차 인덕터를 제공하는 단계;
상기 전력모듈의 1차 인덕터가 2차 인덕터에 근접하도록 전력모듈을 구성하는 단계; 및
상기 2차 인덕터를 1차 인덕터에 정렬하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 1, 2차 인덕터들의 정렬방법.
제17항에 있어서, 상기 1차 인덕터가 다수의 위치들에 선택적으로 위치할 수 있도록 상기 전력모듈 여러개를 서로 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 1, 2차 인덕터들의 정렬방법.
제17항에 있어서, 상기 1차 인덕터를 수용하기 위한 다수의 파워독이 상기 전력모듈에 들어있고, 상기 전력모듈을 구성하는 단계에서 1차 인덕터를 파워독에 결합하는 것을 특징으로 하는 1, 2차 인덕터들의 정렬방법.
제17항에 있어서, 상기 전력모듈을 구성하는 단계에서 1차 인덕터가 2차 인덕터 부근에 위치하는 구성을 선택하는 것을 특징으로 하는 1, 2차 인덕터들의 정렬방법.
전기부하에 연결된 2차인덕터에 결합되는 다수의 1차 인덕터; 및
상기 1차 인덕터에 발진전압을 공급하기 위한 공통 드라이버;를 포함하고,
상기 1차 인덕터들이 개별 파워스위치를 통해 공통 드라이버에 연결되는 것을 특징으로 하는 유도전력전송 플랫폼.
제21항에 있어서, 상기 파워스위치에 전류가 흐르는 한 파워스위치가 닫혀있는 것을 특징으로 하는 유도전력전송 플랫폼.
제21항에 있어서, 상기 파워스위치가 자석스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전력전송 플랫폼.
제23항에 있어서, 상기 자석스위치가 닫혔을 때 자석 스위치 부근에 자기장을 제공하기 위한 솔레노이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전력전송 플랫폼.
제23항에 있어서, 2차 인덕터가 1차 인덕터에 결합되었음을 감지하기 위해 상기 드라이버와 통신하는 2차 감지기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전력전송 플랫폼.
제25항에 있어서, 상기 드라이버가 감지기로부터 활성화 신호를 받았을 때만 발진전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 유도전력전송 플랫폼.
제25항에 있어서, 상기 감지기가 광수신기를 포함하고, 이런 광수신기는 2차 인덕터와 연결된 광학 이미터로부터 광학신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 유도전력전송 플랫폼.
제21항에 있어서, 전원에서 인출되는 전력을 관리하기 위한 에너지관리 시스템을 더 포함하고; 상기 에너지관리 시스템은,
유도전력전송 플랫폼에 의해 인출되는 전력을 감시하여 전력신호를 생성하는 전력모니터;
전기부하가 1차인덕터에 결합되었음을 감지하여 감지신호를 내는 부하디텍터; 및
상기 전력신호와 감지신호를 받아, 활성화될 1차인덕터를 선택하고 이런 1차인덕터에 공급된 전력을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전력전송 플랫폼.
제28항에 있어서, 에너지 저장기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전력전송 플랫폼.
제29항에 있어서, 상기 에너지 저장기가 전원이나 전기부하나 1차인덕터에 선택적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 유도전력전송 플랫폼.
제29항에 있어서, 상기 에너지 저장기에 저장된 에너지의 레벨을 감시하여 저장신호를 내는 저장기 모니터를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 이런 저장신호를 받아 에너지 저장기를 전원에 선택적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 유도전력전송 플랫폼.
제29항에 있어서, 상기 에너지 저장기가 볼타전지, 커패시터, 연료전지, 수퍼커패시터, 흐름전지, 충전전지, 초전도자석 에너지 저장기, 전기부하에 연결된 파워셀, 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 유도전력전송 플랫폼.
제29항에 있어서, 상기 전기부하가 충전식 파워셀을 내장한 컴퓨터이고, 상기 에너지 저장기는 이런 파워셀인 것을 특징으로 하는 유도전력전송 플랫폼.
제28항에 있어서, 상기 부하디텍터가 볼륨센서, 적외선센서, 초음파센서, 홀센서, 스프링 스위치, 자석스위치, 송신기-수신기 배열 또는 유도소자인 것을 특징으로 하는 유도전력전송 플랫폼.
제28항에 있어서, 상기 컨트롤러가 다수의 1차 인덕터들을 전원에 순차적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 유도전력전송 플랫폼.
전류가 통하는 한 닫혀있는 파워스위치에 연결되는 다수의 1차인덕터를 포함하는 전력콘센트 클러스터를 제공하는 단계;
활성화신호를 받았을 때만 상기 클러스터에 발진전압을 공급하는 공통 드라이버에 모든 파워스위치를 연결하는 단계;
전기부하에 연결된 2차인덕터와, 이런 2차인덕터가 관련 1차인덕터와 정렬되었을 때 파워스위치를 닫는 격발자를 갖춘 유도전력 리시버를 제공하는 단계; 및
2차인덕터가 1차인덕터에 결합되었음을 감지했을 때 상기 활성화신호를 드라이버에 보내는 2차디텍터를 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도전력 전송방법.
다수의 전력콘센트가 공통 드라이버에 연결되어 있는 파워보드에 의해 전원에서 인출되는 전력관리방법에 있어서:
전력모니터를 제공하는 단계;
부하디텍터를 제공하는 단계;
컨트롤러를 제공하는 단계;
상기 파워보드에 의해 인출되는 전력을 감시하여 전력신호를 내는 단계; 및
상기 파워보드의 전력콘센트에 결합된 부하를 감지해 감지신호를 내는 단계;를 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 전력신호와 감지신호를 받아, 활성화될 전력콘센트를 선택한 다음, 활성 전력콘센트를 연결하기 위한 듀티사이클을 결정하고, 이런 듀티사이클에 따라 상기 활성 전력콘센트를 드라이버에 연결하는 것을 특징으로 하는 전력관리방법.
제37항에 있어서, 상기 듀티사이클에 따라 활성 전력콘센트들이 각각 순차적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전력관리방법.
제37항에 있어서, 상기 파워보드에 의해 인출되는 전력의 범위가 제한되는 것을 특징으로 하는 전력관리방법.
제37항에 있어서,
전원, 전기부하 또는 전력콘센트에 선택적으로 연결되는 에너지 저장기를 제공하는 단계; 및
활성화된 전력콘센트가 전원과의 연결이 끊어졌을 때 상기 에너지 저장기를 이 전력콘센트에 연결하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력관리방법.
전기부하에 연결된 2차인덕터에 전원에 연결된 1차인덕터를 정렬하는 방법에 있어서:
(a) 1차인덕터를 갖춘 전력모듈을 제공하는 단계;
(b) 2차인덕터를 제공하는 단계;
(c) 1차인덕터가 2차인덕터에 근접해 있도록 전력모듈을 조정하는 단계; 및
(d) 1,2차 인덕터들을 정렬하는 단계;를 포함하는 방법.
제41항에 있어서, 상기 1차 인덕터가 다수의 위치들에 선택적으로 위치할 수 있도록 상기 전력모듈 여러개를 서로 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 1, 2차 인덕터들의 정렬방법.
제41항에 있어서, 상기 1차 인덕터를 수용하기 위한 다수의 파워독이 상기 전력모듈에 들어있고, 상기 전력모듈을 구성하는 단계에서 1차 인덕터를 파워독에 결합하는 것을 특징으로 하는 1, 2차 인덕터들의 정렬방법.
제41항에 있어서, 상기 전력모듈을 구성하는 단계에서 1차 인덕터가 2차 인덕터 부근에 위치하는 구성을 선택하는 것을 특징으로 하는 1, 2차 인덕터들의 정렬방법.
각각 파워스위치에 연결된 1차코일 여러개로 이루어진 클러스터를 작업대에 매립하되, 파워스위치는 전류가 흐르는 한 닫혀있도록 하는 단계(a 단계);
파워스위치 전부를 공통 드라이버에 연결하고, 이 드라이버는 활성화신호를 받아야만 클러스터에 발진전압을 공급하는 단계(b 단계);
2차코일과 격발자를 갖춘 유도전력 리시버를 배치하되, 2차코일은 전기부하에 연결되고, 2차코일이 1차코일에 정렬되면 격발자가 파워스위치를 닫는 단계(c 단계); 및
2차코일이 1차코일에 결합되었음을 감지했을 때 상기 드라이버에 활성화신호를 보내는 2차 디텍터를 배치하는 단계(d 단계);를 포함하는 방법.
다수의 전력콘센트가 공통 드라이버에 연결되어 있는 파워보드에 의해 전원에서 인출되는 전력관리방법에 있어서:
전력모니터를 제공하는 단계;
부하디텍터를 제공하는 단계;
컨트롤러를 제공하는 단계;
상기 파워보드에 의해 인출되는 전력을 감시하여 전력신호를 내는 단계; 및
상기 파워보드의 전력콘센트에 결합된 부하를 감지해 감지신호를 내는 단계;를 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 전력신호와 감지신호를 받아, 활성화될 전력콘센트를 선택한 다음, 활성 전력콘센트를 연결하기 위한 듀티사이클을 결정하고, 이런 듀티사이클에 따라 상기 활성 전력콘센트를 드라이버에 연결하는 것을 특징으로 하는 전력관리방법.
제46항에 있어서, 상기 듀티사이클에 따라 활성 전력콘센트들이 각각 순차적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전력관리방법.
제46항에 있어서, 상기 듀티사이클에 따라 2개 이상의 활성 파워잭이 동시에 연결되는 것을 특징으로 하는 전력관리방법.
제46항에 있어서, 상기 파워보드에 의해 인출되는 전력의 범위가 제한되는 것을 특징으로 하는 전력관리방법.
제49항에 있어서, 전원, 전기부하 또는 전력콘센트에 선택적으로 연결되는 에너지 저장기를 제공하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력관리방법.
제46항에 있어서, 활성화된 전력콘센트가 전원과의 연결이 끊어졌을 때 상기 에너지 저장기를 이 전력콘센트에 연결하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력관리방법.