KR20120009929A

KR20120009929A - 빔조향 무선전력 전달장치 및 방법

Info

Publication number: KR20120009929A
Application number: KR1020100071070A
Authority: KR
Inventors: 임춘택; 이우영
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2010-07-22
Publication date: 2012-02-02
Also published as: KR101197316B1

Abstract

본 발명은 모바일 기기에 무선으로 전력을 전달하는 빔조향 무선전력 전달장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력전달 빔을 높은 효율로 송수신하기 위해 송수신장치들이 조향장치에 의해 서로 직선상의 위치가 되도록 방향을 조절한 후 무선으로 전력을 전달하되, 송수신장치 사이의 장애물을 감지하여, 장애물이 존재하지 않을 때에만 전력을 전달하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 먼저 감지 빔을 이용해 송신단과 모바일 기기의 수신장치 사이의 장애물 유무를 확인한 후 장애물이 존재하지 않을 때에만 전력을 전달함으로써 인체나 다른 기기에 직접적으로 전력전달빔이 가해지지 않도록 할 뿐 아니라, 모바일기기 표면은 마이크로파 흡수재질을 사용함으로써 수신하지 못한 마이크로파의 반사를 막아 송신단과 모바일기기의 수신장치 사이 또는 주변에 있는 인체 또는 다른 기기에 반사적인 영향도 주거나 받지 않도록 한다.

Description

빔조향 무선전력 전달장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR WIRELESS POWER TRANSMISSION BY BEAM-CONTROL}

본 발명은 모바일 기기에 무선으로 전력을 전달하는 빔조향 무선전력 전달장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력전달 빔을 높은 효율로 송수신하기 위해 송수신장치들이 조향장치에 의해 서로 직선상의 위치가 되도록 방향을 조절한 후 무선으로 전력을 전달하되, 송수신장치 사이의 장애물을 감지하여, 장애물이 존재하지 않을 때에만 전력을 전달하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

종래 기술에 의한 무선전력 전달장치는 등방성 송신장치를 이용하여 주변의 모든 모바일 기기에 충전 등을 위해 전력을 전달하는 구조로 되어 있다. 현대에 모바일 기기는 늘 휴대하며 곁에 두도록 생활화 되어 있어, 이러한 무선 전력전달을 위해 격리된 공간을 할당하는 것은 매우 번거롭게 불편함을 초래한다. 그러므로 무선 전력전달에 의한 충전 등도 일상 생활 공간에서 이루어지는 것이 일반적이다.

이에 따라 송신장치와 모바일기기의 수신장치 사이에 사람이 있는 경우나 다른 기기가 존재하는 경우 문제가 된다. 즉 송신장치와 모바일기기의 수신장치 사이에 사람이 있는 경우 인체에 악영향을 끼칠 뿐 아니라, 다른 기기가 존재하는 경우 간섭을 일으켜 기기의 오작동을 유발하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 먼저 감지 빔을 이용해 송신단과 모바일 기기의 수신장치 사이의 장애물 유무를 확인한 후 장애물이 존재하지 않을 때에만 전력을 전달함으로써 인체나 다른 기기에 직접적으로 전력전달빔이 가해지지 않도록 하는데 그 목적이 있다.

또한 모바일기기 표면은 빔 흡수재질을 사용함으로써 수신하지 못한 마이크로파의 반사를 막아 송신단과 모바일기기의 수신장치 사이 또는 주변에 있는 인체 또는 다른 기기에 반사적인 영향마저도 주거나 받지 않도록 하는데 다른 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른, 전력전달빔(beam)에 의해 무선으로 전력을 전달하는 장치는, 빔조향 무선전력 전달장치와 전력수신장치 사이의 장애물을 감지하여 장애물이 존재하지 않을 경우에 전력전달빔을 발생시키는 송신장치; 및 전력전달빔의 방향을 제어하는 조향장치를 포함한다.

상기 송신장치는, 장애물을 감지하기 위한 감지빔을 발생시키는 감지빔 발생부; 감지빔이 장애물로부터 반사 또는 산란되는 것을 감지하는 감지빔 수신부; 전력수신장치로 송신할 전력전달빔을 발생시키는 전력전달빔 발생부; 및 장애물 존재여부를 판단하여 장애물이 존재하지 않을 경우에만 전력전달빔이 발생하도록 제어하는 전력전달 제어부를 포함할 수 있다.

상기 전력전달빔은, 마이크로파 및 UHF를 포함하는 전자파, 레이저, LED, 가시광선, 적외선 및 자외선을 포함하는 광파 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

상기 조향장치는, 위상배열 안테나를 이용하여 전력전달빔의 방향을 제어할 수 있다.

상기 조향장치는, 기계적으로 조향가능한 안테나를 이용하여 전력전달빔의 방향을 제어할 수 있다.

상기 조향장치는, 복수의 빔발생기를 구비하여 이를 온오프 제어하여 전력전달빔의 방향을 제어할 수 있다.

상기 송신장치는, 다수의 전력수신장치에 전력을 공급할 경우, 각 기기마다 일정한 시간을 할당하여 순차적으로 전력전달빔을 송신하는 시간분할 다중화 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 송신장치는, 다수의 전력수신장치에 전력을 공급할 경우, 각 기기마다 일정한 공간을 할당하여 순차적으로 또는 동시에 다수의 전력전달빔을 송신하는 공간분할 다중화 제어부를 더 포함할 수 있다.

수신장치로 전달하는 빔은, 장애물을 감지하기 위한 외부의 감지빔; 및 전력이 전달되는 내부의 전력전달빔을 포함하는 이중빔으로 구성될 수 있다.

외부의 감지빔은, 장애물을 감지하기 위한 감지빔 및 전력이 전달되는 전력전달빔으로서의 역할을 수행할 수 있다.

상기 감지빔은, 육안으로 관찰할 수 있도록 가시광선으로 구성될 수 있다.

상기 감지빔은, 육안으로 관찰할 수 없도록 비가시광선으로 구성될 수 있다.

상기 송신장치는, 수신장치와 위치정보, 전력축적량, 송출전력의 크기등의 정보를 서로 송수신하는 통신부를 더 포함할 수 있다.

상기 송신장치는, 감지빔 발사 후 반사된 신호를 수신하여, 지연시간으로 물체와의 거리를 산출하는 거리산출부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 빔조향 무선전력 전달장치가 전력전달빔(beam)에 의해 무선으로 전력을 전달하는 방법은, (a) 수신장치로부터 전력송신 또는 전력송신 중단을 요청받는 단계; (b) 전력송신을 요청받은 경우 수신장치의 위치를 파악하고, 전력송신 중단을 요청받은 경우 전력전달을 중지하는 단계; (c) 수신장치의 위치 파악시 장애물 감지빔을 발사하여 장애물 존재유무를 판단하는 단계; (d) 장애물이 존재할 때는 전력전달을 하지 않고 일정시간 대기하고, 장애물이 존재하지 않을 때에는 일정시간 전력전달빔을 송신하는 단계; 및 (e) 상기 단계(a)로부터 이후의 단계를 수행하는 단계를 포함한다.

상기 단계(b)에서 상기 수신장치의 위치 파악 방법은, (b1) 감지빔을 넓게 하여 넓은 영역을 스캔함으로써 상기 수신장치의 개략적인 존재영역을 파악하는 광역스캔 단계; 및 (b2) 감지빔을 좁게 하여, 상기 단계(b1)에서 파악된 상기 수신장치의 개략적인 존재영역을 스캔함으로써 상기 수신장치의 정확한 위치를 파악하는 정밀스캔 단계를 포함할 수 있다.

상기 광역스캔은, 스캔할 영역을 분할하여, 기 설정된 순서대로 분할된 각 영역을 스캔하는 것일 수 있다.

상기 광역스캔은, 스캔할 영역을 분할하여, 랜덤(random)한 순서로 분할된 각 영역을 스캔하는 것일 수 있다.

상기 단계(c)에서 장애물 존재유무 판단은, (c1) 상기 단계(b)에서 파악된 상기 수신장치의 위치로 장애물 감지빔을 송신하는 단계; 및 (c2) 상기 수신장치로부터 일정시간 내에 응답이 수신되면 장애물 미존재로 판단하고, 응답이 수신되지 않으면 장애물 존재로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 먼저 감지 빔을 이용해 송신단과 모바일 기기의 수신장치 사이의 장애물 유무를 확인한 후 장애물이 존재하지 않을 때에만 전력을 전달함으로써 인체나 다른 기기에 직접적으로 전력전달빔이 가해지지 않도록 하는 효과가 있다.

또한 모바일기기 표면은 빔 흡수재질을 사용함으로써 수신하지 못한 빔의 반사를 막아 송신단과 모바일기기의 수신장치 사이 또는 주변에 있는 인체 또는 다른 기기에 반사적인 영향도 주거나 받지 않도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 빔조향 무선전력 전달장치의 구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른, 감지된 장애물을 회피하여 무선전력을 전달하는 방법을 나타낸 순서도.
도 3은 장애물 감지 및 전력전송 과정을 시간축에 대한 그래프로써 나타낸 도면.
도 4는 외부의 감지빔과 내부의 전력전달빔으로 구성된 형태의 빔을 나타낸 도면.
도 5는 위상배열 안테나를 이용한 전기적 조향장치와 송신장치를 나타낸 도면.
도 6은 360° 회전하는 안테나를 이용한 기계적 조향장치와 송신장치를 나타낸 도면.
도 7은 위상배열 안테나를 이용한 전기적 수신장치를 나타낸 도면.
도 8은 360° 회전하는 안테나를 이용한 기계적 수신장치를 나타낸 도면.
도 9는 다수의 기기에 시간분할 다중화 방법을 사용하여 전력을 전달하는 모습을 나타낸 도면.
도 10은 수신장치의 위치를 파악하는 과정중 광역스캔을 도시한 도면.
도 11은 수신장치의 위치를 파악하는 과정중 정밀스캔을 도시한 도면.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 빔(beam)조향 무선전력 전달장치(100)의 구조를 나타낸 도면이다.

실내공간에 설치된 빔조향 무선전력 전달장치(100)는 전력을 송신하는 송신장치(110)와 전력전달 방향을 제어하는 조향장치(120)를 포함하며, 이로부터 모바일기기(200)의 수신장치(220)가 전력을 전달받는다. 이러한 전력전달에 의해 모바일기기(200)의 무선 충전 등이 이루어질 수 있다.

송신장치(110)는, 빔조향 무선전력 전달장치(100)와 모바일기기(200) 사이의 장애물 유무에 따라 전력전달을 조절하는 전력단속 기능을 갖추고 있다. 이를 위해 장애물 감지를 위한 감지빔의 전송을 제어하며, 전력전달을 위한 직진성 에너지, 즉 전력전달빔(beam)을 발생시킨다. 상기 전력전달빔은 전자파(마이크로파, UHF 등), 광파(레이저, LED, 가시광선, 적외선 및 자외선 등) 등이 이용될 수 있으며, 이하에서는 이를 통칭하여 '빔'으로 칭하기로 한다. 장애물이 있는 경우(11) 수신장치로의 전력전달은 차단(12)되며, 장애물이 없는 경우(21) 수신장치로의 전력전달은 이루어진다(22).

이러한 송신장치(110)는, 장애물을 감지하기 위한 감지빔을 발생시키는 감지빔 발생부, 감지빔이 장애물로부터 반사 또는 산란되는 것을 감지하는 감지빔 수신부, 전력수신장치로 송신할 전력전달빔을 발생시키는 전력전달빔 발생부 및 장애물 존재여부를 판단하여 장애물이 존재하지 않을 경우에만 전력전달빔이 발생하도록 제어하는 전력전달 제어부를 포함할 수 있다. 또한 다수의 전력수신장치에 전력을 공급할 경우, 각 기기마다 일정한 시간을 할당하여 순차적으로 전력전달빔을 송신하는 시간분할 다중화 제어부를 더 포함할 수 있는데, 이러한 경우는 도 9에 도시되어 있다. 또한 상기 송신장치(110)는, 다수의 전력수신장치에 전력을 공급할 경우, 각 기기마다 일정한 공간을 할당하여 순차적으로 또는 동시에 다수의 전력전달빔을 송신하는 공간분할 다중화 제어부를 더 포함할 수도 있다.

시간분할 다중화의 경우, 한 공간에 하나의 수신장치가 위치하고 이를 순차적으로 빔조향하여 빔을 지향시켜주는 구조일 수도 있으나, 동일한 공간에 복수의 수신장치가 있어도 되며, 이 때 어느 한 수신장치만 전력수신모드로 들어갈 수가 있다. 이때 단일 빔이 복수의 수신기를 비출 수 있도록 빔을 넓게 설계할 수 있다. 반면, 공간분할 다중화의 경우에는 서로 다른 공간에 수신장치가 존재하는 경우에만 적용가능하며, 이 경우 복수의 수신기에 동시에 빔을 송출해주는 경우에도 가능하다.

송신장치와 수신장치 사이의 통신은, 오직 송신장치의 판단에 의해 전력전달 여부를 결정하는 일방형 통신방식으로 할 수도 있고, 송신장치와 수신장치 사이에 위치정보, 전력축적량, 송출전력의 크기등의 정보를 서로 교환하는 대화형 통신방식을 사용할 수도 있다. 일방형은 전력전달이 오직 송신장치의 판단으로 이루어진다. 이를 위해 상기 송신장치는 수신장치와 그러한 정보를 교환하는 통신부를 더 포함할 수 있다.

이러한 통신부의 역할은, 수신장치의 위치로 장애물 감지빔을 송신하여 수신장치로부터 일정시간 내에 응답이 수신되면 장애물 미존재로 판단하고, 응답이 수신되지 않으면 장애물 존재로 판단하는 방법으로 장애물 존재유무를 판단하는 경우, 수신장치와의 신호 송수신하는 기능도 포함하게 된다.

또한 상기 송신장치는, 감지빔 발사 후 반사된 신호를 수신하여, 지연시간으로 물체와의 거리를 산출하는 거리산출부를 더 포함할 수 있다.

상기 감지빔은, 경우에 따라 육안으로 관찰할 수 있도록 가시광선으로 구성되거나, 육안으로 관찰할 수 없도록 비가시광선으로 구성될 수도 있다.

조향장치(120)는, 송신장치(110)와 모바일기기(200)의 수신장치(220) 사이에서 전력전달 빔의 전송선 역할을 하는 장치이다. 상기 조향장치는, 위상배열 안테나를 이용하여 전력전달빔의 방향을 제어할 수도 있고, 기계적으로 조향가능한 안테나를 이용하여 전력전달빔의 방향을 제어할 수도 있다. 또는 상기 조향장치(120)는, 복수의 빔발생기를 구비하여 이를 온오프 제어함으로써 전력전달빔의 방향을 제어할 수도 있다.

모바일기기(200)의 수신장치(210)는 빔조향 무선전력 전달장치(100)로부터 전력전달 빔을 수신하며, 모바일기기(200)의 표면(210)는 마이크로파를 전력전달 빔으로서 수신할 때, 이러한 마이크로파를 흡수할 수 있는 재질로 구성되는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명에 따른, 감지된 장애물을 회피하여 무선전력을 전달하는 방법을 나타낸 순서도이다.

수신장치(210)로부터 특정신호가 수신되었는지 체크하여(S201), 수신되지 않은 경우는 계속하여 신호수신을 대기하면서 체크하고, 수신된 경우는 신호의 내용을 파악하여(S202), 전력송신 중단요청이면 전력전달빔의 송신을 즉시 중단하고 이후의 신호 수신을 대기한다(S209).

신호가 전력송신 요청이면 신호를 보낸 수신장치(210)의 위치를 조향장치(120)가 파악한다(S203). 송신장치(110)는 장애물 감지빔을 발사하여(S204) 빔조향 무선전력 전달장치(100)와 모바일기기(200) 사이의 장애물 존재유무를 판단한다(S205). 장애물이 존재할 때는 전력전달을 하지 않고 일정시간 대기 후(S207) 다시 감지빔을 발사한다(S204). 장애물이 존재하지 않을 때에는 일정시간 전력을 전송한 후(S206) 다시 감지빔을 발사해 장애물을 감지한다(S204). 즉, 감지빔을 주기적으로 계속 발사하여 장애물의 존재유무를 판단 후, 장애물이 없을 때에만 전력을 전달하는 절차를 갖는다.

이 과정 중에도, 수신장치(210)로부터 전력송신 요청 또는 전력송신 중단 요청 등의 신호를 수신한 경우(S208)에는 그에 상응하는 처리를 한다. 전력송신 중단요청 수신한 경우 전력전달빔의 송신을 즉시 중단하고 이후의 신호 수신을 대기하며(S209), 전력송신 요청 수신한 경우 신호를 보낸 수신장치(210)의 위치를 조향장치(120)가 파악하게 된다(S203). 특히 전력송신 요청 수신시에는 현재 전력송신 중이라고 할지라도 수신장치의 위치파악을 새로 해야하는데, 이는 수신장치(210)가 이동하여 전력을 수신하지 못하게 됨으로써 보내온 전력송신 요청일 가능성이 높기 때문이다.

상기 단계 S203에서 상기 수신장치의 위치 파악 방법은, 감지빔을 넓게 하여 넓은 영역을 스캔함으로써 상기 수신장치의 개략적인 존재영역을 파악하는 광역스캔 단계 및 감지빔을 좁게 하여, 상기 광역스캔 단계에서 파악된 상기 수신장치의 개략적인 존재영역을 스캔함으로써 상기 수신장치의 정확한 위치를 파악하는 정밀스캔 단계를 포함할 수 있다.

이러한 광역스캔은, 스캔할 영역을 분할하여, 기 설정된 순서대로 분할된 각 영역을 스캔할 수 있다. 이에 따라 전체영역을 회전방법, 왕복방법 등 다양한 방법의 기 설정된 순서대로 스캔하게 된다.

또는 상기 광역스캔은, 스캔할 영역을 분할하여, 랜덤(random)한 순서로 분할된 각 영역을 스캔하도록 할 수도 있다.

상기 단계 S204, S205에서 장애물 존재유무 판단은, 장애물로부터 반사된 감지빔으로부터 판단할 수도 있으나, 이미 위치가 파악된 수신장치와의 양방향 통신에 의해 파악할 수도 있다. 즉, 이미 파악된 상기 수신장치의 위치로 장애물 감지빔을 송신하고, 상기 수신장치로부터 일정시간 내에 응답이 수신되면 장애물 미존재로 판단하고, 응답이 수신되지 않으면 장애물 존재로 판단하는 방법으로 장애물 존재유무를 판단할 수도 있다.

도 3은 장애물 감지 및 전력전송 과정을 시간축에 대한 그래프로써 나타낸 도면이다.

주기적으로 발사되는 감지빔(301), 장애물이 없을 때 발사되는 전력전달빔(302) 및 장애물 존재시 전력전달 멈춤 상태(303)이 도시되어 있다.

도 4는 외부의 감지빔(410)과 내부의 전력전달빔(420)으로 구성된 형태의 빔을 나타낸 도면이다.

외부 빔(410)은 감지빔으로써 인체와 같은 장애물이 감지빔에 닿으면, 전력전달을 멈추게 하는 역할을 한다. 내부 빔(420)은 전력전달빔으로써 외부 빔에 장애물이 닿기 전까지 전력을 전달하는 역할을 한다.

이러한 외부빔(410)은 전술한 바와 같은 감지빔으로써의 역할만을 하도록 구성할 수도 있고, 감지빔으로써 뿐 아니라, 전력전달빔으로써도 동시에 사용될 수 있도록 구성할 수도 있다.

외부빔(410)이 감지빔으로만 사용될 경우는 전력전달빔인 내부 빔(420)보다 작은 전력세기를 갖게된다.

외부빔(410)이 감지빔 및 전력전달빔으로 모두 사용될 경우는 전력전달빔과 동일한 전력세기를 가지고, 감지빔으로 사용될 경우는 내부 빔(420)보다 짧은 펄스 즉 높은 주파수의 빔을 이루며, 전력전달빔으로 사용될 경우는 내부 빔(420)과 동일한 긴 펄스를 사용하게 된다.

도 5는 위상배열 안테나(521 내지 524)를 이용한 전기적 조향장치(520)와 송신장치(510)를 나타낸 도면이다.

마이크로파를 전력 전달 빔으로 사용할 때 위상배열 안테나(521 내지 524)를 이용하여 전기적 조향장치(520)를 구현한다. 즉 각 안테나(521 내지 524)에서 발사되는 마이크로파 간의 위상차이를 이용하여 원하는 특정 위치로 전력전달이 집중되도록 제어하는 방식이다.

도 6은 360° 회전하는 안테나(621)를 이용한 기계적 조향장치(620)와 송신장치(610)를 나타낸 도면이다.

마이크로파를 전력 전달 빔으로 사용할 때 기계적으로 360° 회전이 가능한 안테나(621)를 이용하여 기계적 조향장치(620)를 구현한다. 즉 안테나(621)가 직접 회전함으로써 특정 위치로 전력전달이 되도록 제어하는 방식이다.

도 7은 위상배열 안테나(721 내지 724)를 이용한 전기적 수신장치(720)를 나타낸 도면이다.

수신장치는 무지향성 수신장치나 지향성 수신장치를 사용할 수 있다. 지향성 수신장치를 구현하기 위한 방법으로는 전기적인 방법과 기계적인 방법이 있다. 본 도면은 전기적인 방법을 구현한 실시례를 나타낸다. 마이크로파를 전력전달빔으로 사용할 때 위상배열 안테나(721 내지 724)를 이용하여 전기적 수신장치를 구현한다. 즉 각 안테나(721 내지 724)에서 수신되는 마이크로파 간의 위상차이를 제어하여 원하는 특정 위치로부터의 전력전달을 수신할 수 있도록 제어하는 방식이다. 이때 모바일기기(700) 표면(710)은 마이크로파 흡수재질을 사용함으로써 마이크로파의 반사를 막아 인체 또는 다른 기기에 영향을 주거나 받지 않도록 하는 것이 바람직하다.

도 8은 360° 회전하는 안테나(821)를 이용한 기계적 수신장치(820)를 나타낸 도면이다.

마이크로파를 전력 전달 빔으로 사용할 때 기계적으로 360° 회전이 가능한 안테나를 이용하여 기계적 수신장치(820)를 구현한다. 이때 모바일기기(800) 표면(810)은 마이크로파 흡수재질을 사용하여 마이크로파의 반사를 막아 인체 또는 다른 기기에 영향을 주거나 받지 않도록 하는 것이 바람직하다.

도 9는 다수의 기기에 시간분할 다중화 방법을 사용하여 전력을 전달하는 모습을 나타낸 도면이다.

본 도면과 같이 빔(beam)조향 무선전력 전달장치(100)가 전력을 전달하고자 하는 모바일기기(910,920,930) 및 수신장치(911,921,931)가 여러 개일 경우는, 각 기기마다 일정시간을 할당하여 순차적으로, 즉 시간분할 다중화 방법을 사용하여 전력을 전달한다. 이때에도 도 7 및 도 8을 참조하여 전술한 바와 같이 각 모바일기기 표면은 마이크로파 흡수재질을 사용하여 마이크로파의 반사를 막아 인체 또는 다른 기기에 영향을 주거나 받지 않도록 하는 것이 바람직하다.

도 10은 수신장치의 위치를 파악하는 과정중 광역스캔을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하여 전술한 바와 같이, 상기 수신장치의 위치 파악 방법은, 먼저 감지빔을 넓게 하여 넓은 영역을 스캔함으로써 상기 수신장치의 개략적인 존재영역을 파악하는 광역스캔 단계와, 감지빔을 좁게 하여 상기 광역스캔 단계에서 파악된 상기 수신장치의 개략적인 존재영역을 스캔함으로써 상기 수신장치의 정확한 위치를 파악하는 정밀스캔 단계를 포함할 수 있는데, 이러한 광역스캔 빔(1010)이 도시되어 있다. 이러한 광역스캔은, 스캔할 영역을 분할하여, 기 설정된 순서대로 분할된 각 영역을 스캔할 수 있다. 이에 따라 전체영역을 회전방법(1020), 왕복방법 등 다양한 방법의 기 설정된 순서대로 스캔하거나, 랜덤(random)한 순서로 분할된 각 영역을 스캔하도록 할 수도 있다.

도 11은 수신장치의 위치를 파악하는 과정중, 감지빔을 좁게 하여(1110) 상기 광역스캔 단계에서 파악된 상기 수신장치의 개략적인 존재영역을 스캔하는 정밀스캔을 도시한 도면이다.

100: 빔(beam)조향 무선전력 전달장치
110: 빔조향 무선전력 전달장치의 송신장치
120: 빔조향 무선전력 전달장치의 조향장치
200: 모바일기기 210: 모바일기기의 표면
220: 모바일기기의 수신장치
410: 외부의 감지빔 420: 내부의 전력전달빔
510: 송신장치 520: 송신측 전기적 조향장치
521,522,523,524: 송신측 전기적 조향장치의 위상배열 안테나
610: 송신장치 620: 송신측 기계적 조향장치
621: 송신측 기계적 조향장치의 안테나
700: 모바일기기 710: 모바일기기 표면
720: 전기적 수신장치
721,722,723,724: 전기적 수신장치의 위상배열 안테나
800: 모바일기기 810: 모바일기기 표면
820: 기계적 수신장치 821: 전기적 수신장치의 위상배열 안테나
910,920,930: 모바일기기 911,921,931: 수신장치
1010: 광역스캔 빔 1110: 정밀스캔 빔
1020: 광역스캔 빔 회전 화살표

Claims

전력전달빔(beam)에 의해 무선으로 전력을 전달하는 장치로서,
빔조향 무선전력 전달장치와 전력수신장치 사이의 장애물을 감지하여 장애물이 존재하지 않을 경우에 전력전달빔을 발생시키는 송신장치; 및
전력전달빔의 방향을 제어하는 조향장치
를 포함하는 빔조향 무선전력 전달장치.
청구항 1에 있어서,
상기 송신장치는,
장애물을 감지하기 위한 감지빔을 발생시키는 감지빔 발생부;
감지빔이 장애물로부터 반사 또는 산란되는 것을 감지하는 감지빔 수신부;
전력수신장치로 송신할 전력전달빔을 발생시키는 전력전달빔 발생부; 및
장애물 존재여부를 판단하여 장애물이 존재하지 않을 경우에만 전력전달빔이 발생하도록 제어하는 전력전달 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔조향 무선전력 전달장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전력전달빔은,
마이크로파 및 UHF를 포함하는 전자파, 레이저, LED, 가시광선, 적외선 및 자외선을 포함하는 광파 중 적어도 어느 하나인 것
을 특징으로 하는 빔조향 무선전력 전달장치.
청구항 1에 있어서,
상기 조향장치는,
위상배열 안테나를 이용하여 전력전달빔의 방향을 제어하는 것
을 특징으로 하는 빔조향 무선전력 전달장치.
청구항 1에 있어서,
상기 조향장치는,
기계적으로 조향가능한 안테나를 이용하여 전력전달빔의 방향을 제어하는 것
을 특징으로 하는 빔조향 무선전력 전달장치.
청구항 1에 있어서,
상기 조향장치는,
복수의 빔발생기를 구비하여 이를 온오프 제어하여 전력전달빔의 방향을 제어하는 것
을 특징으로 하는 빔조향 무선전력 전달장치.
청구항 2에 있어서,
상기 송신장치는,
다수의 전력수신장치에 전력을 공급할 경우, 각 기기마다 일정한 시간을 할당하여 순차적으로 전력전달빔을 송신하는 시간분할 다중화 제어부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 빔조향 무선전력 전달장치.
청구항 2에 있어서,
상기 송신장치는,
다수의 전력수신장치에 전력을 공급할 경우, 각 기기마다 일정한 공간을 할당하여 순차적으로 또는 동시에 다수의 전력전달빔을 송신하는 공간분할 다중화 제어부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 빔조향 무선전력 전달장치.
청구항 2에 있어서,
수신장치로 전달하는 빔은,
장애물을 감지하기 위한 외부의 감지빔; 및
전력이 전달되는 내부의 전력전달빔
을 포함하는 이중빔으로 구성되는 것을 특징으로 하는 빔조향 무선전력 전달장치.
청구항 9에 있어서,
외부의 감지빔은,
장애물을 감지하기 위한 감지빔 및 전력이 전달되는 전력전달빔으로서의 역할을 수행하는 것
을 특징으로 하는 빔조향 무선전력 전달장치.
청구항 2에 있어서,
상기 감지빔은,
육안으로 관찰할 수 있도록 가시광선으로 구성되는 것
을 특징으로 하는 빔조향 무선전력 전달장치.
청구항 2에 있어서,
상기 감지빔은,
육안으로 관찰할 수 없도록 비가시광선으로 구성되는 것
을 특징으로 하는 빔조향 무선전력 전달장치.
청구항 2에 있어서,
상기 송신장치는,
수신장치와 위치정보, 전력축적량, 송출전력의 크기등의 정보를 서로 송수신하는 통신부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 빔조향 무선전력 전달장치.
청구항 2에 있어서,
상기 송신장치는,
감지빔 발사 후 반사된 신호를 수신하여, 지연시간으로 물체와의 거리를 산출하는 거리산출부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 빔조향 무선전력 전달장치.
빔조향 무선전력 전달장치가 전력전달빔(beam)에 의해 무선으로 전력을 전달하는 방법으로서,
(a) 수신장치로부터 전력송신 또는 전력송신 중단을 요청받는 단계;
(b) 전력송신을 요청받은 경우 수신장치의 위치를 파악하고, 전력송신 중단을 요청받은 경우 전력전달을 중지하는 단계;
(c) 수신장치의 위치 파악시 장애물 감지빔을 발사하여 장애물 존재유무를 판단하는 단계;
(d) 장애물이 존재할 때는 전력전달을 하지 않고 일정시간 대기하고, 장애물이 존재하지 않을 때에는 일정시간 전력전달빔을 송신하는 단계; 및
(e) 상기 단계(a)로부터 이후의 단계를 수행하는 단계
를 포함하는 빔조향 무선전력 전달방법.
청구항 15에 있어서,
상기 단계(b)에서 상기 수신장치의 위치 파악 방법은,
(b1) 감지빔을 넓게 하여 넓은 영역을 스캔함으로써 상기 수신장치의 개략적인 존재영역을 파악하는 광역스캔 단계; 및
(b2) 감지빔을 좁게 하여, 상기 단계(b1)에서 파악된 상기 수신장치의 개략적인 존재영역을 스캔함으로써 상기 수신장치의 정확한 위치를 파악하는 정밀스캔 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔조향 무선전력 전달방법.
청구항 16에 있어서,
상기 광역스캔은,
스캔할 영역을 분할하여, 기 설정된 순서대로 분할된 각 영역을 스캔하는 것
을 특징으로 하는 빔조향 무선전력 전달방법.
청구항 16에 있어서,
상기 광역스캔은,
스캔할 영역을 분할하여, 랜덤(random)한 순서로 분할된 각 영역을 스캔하는 것
을 특징으로 하는 빔조향 무선전력 전달방법.
청구항 15에 있어서,
상기 단계(c)에서 장애물 존재유무 판단은,
(c1) 상기 단계(b)에서 파악된 상기 수신장치의 위치로 장애물 감지빔을 송신하는 단계; 및
(c2) 상기 수신장치로부터 일정시간 내에 응답이 수신되면 장애물 미존재로 판단하고, 응답이 수신되지 않으면 장애물 존재로 판단하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔조향 무선전력 전달방법.