KR20130033210A

KR20130033210A - 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20130033210A
Application number: KR1020110097155A
Authority: KR
Inventors: 임유석; 김상범; 양승권; 정문규
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2013-04-03

Abstract

본 발명은 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 충전 영역의 바닥면에 설치된 충전기 코어의 원주에 나란하게 배치되어, 충전 영역에 차량이 주차되면 차량의 바닥면을 향에 광신호를 송출하고 광신호에 대한 반사신호를 수신하는 복수 개의 센서들, 복수 개의 센서들로부터 수신된 반사신호에 근거하여 충전기 코어와 차량측 코어 간 거리를 측정하는 거리 측정부, 거리 측정 결과 일정한 거리값을 갖는 연속된 위치의 센서들을 추출하여 센서 목록을 생성하는 센서 목록 생성부, 센서 목록에 포함된 연속된 위치의 센서들 중 첫 번째 센서와 마지막 센서의 위치 정보에 근거하여 충전기 코어 중심으로부터의 차량측 코어 중심 위치를 예측하고, 차량측 코어 중심 위치로부터 충전기 코어 중심의 이동좌표를 산출하는 이동좌표 산출부, 및 산출된 이동좌표에 따라 충전기 코어 중심 위치를 조절하는 코어 위치 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치 및 그 방법{Apparatus and method for control core position of non-contact charger}

본 발명은 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 급전 코어 주변에 배치된 센서로부터 취득된 거리를 바탕으로 수전 코어의 위치를 파악하고 두 코어의 위치를 정확하게 일치시키도록 하는 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

전기자동차 충전방식에는 케이블을 활용한 접촉식 충전 방식과 케이블의 연결 없이 이루어지는 비접촉식 충전 방식이 있다.

이 중, 비접촉식 충전 방식은 급전 코어와 수전 코어 간에 갭(Gap)이 존재하여 그 갭의 크기에 따라 충전효율이 급격히 달라지게 된다. 따라서, 전기자동차 충전 인프라에 비접촉식 충전 시스템을 적용하여 안정된 충전효율을 제공하기 위해서는 급전 코어와, 수전 코어 사이의 수직적인 이격거리와 수평적인 이격거리를 최소한으로 줄여야만 한다.

그러나, 현실적으로 차량의 크기가 일률적인 것이 아니기 때문에 비접촉식 충전을 위해 차량이 충전소에 주차를 할 경우, 급전 코어와 수전 코어의 위치가 정확히 일치되게 주차하기는 어렵다. 또한, 고객이 코어의 위치를 맞추기 위해 주차 위치를 변경하는 것도 한계가 따른다.

본 발명의 목적은, 급전 코어 주변에 배치된 센서로부터 취득된 거리를 바탕으로 수전 코어의 위치를 파악하고 두 개의 코어 간의 위치를 정확하게 일치시키도록 하는 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치는, 충전 영역의 바닥면에 설치된 충전기 코어의 원주에 나란하게 배치되어, 상기 충전 영역에 차량이 주차되면 상기 차량의 바닥면을 향에 광신호를 송출하고 상기 광신호에 대한 반사신호를 수신하는 복수 개의 센서들, 상기 복수 개의 센서들로부터 수신된 상기 반사신호에 근거하여 상기 충전기 코어와 차량측 코어 간 거리를 측정하는 거리 측정부, 상기 거리 측정부의 거리 측정 결과, 일정한 거리값을 갖는 연속된 위치의 센서들을 추출하여 센서 목록을 생성하는 센서 목록 생성부, 상기 센서 목록에 포함된 연속된 위치의 센서들 중 첫 번째 센서와 마지막 센서의 위치 정보에 근거하여 상기 충전기 코어 중심으로부터의 상기 차량측 코어 중심 위치를 예측하고, 상기 차량측 코어 중심 위치로부터 상기 충전기 코어 중심의 이동좌표를 산출하는 이동좌표 산출부, 및 상기 이동좌표 산출부에서 산출된 상기 이동좌표에 따라 상기 충전기 코어 중심 위치를 조절하는 코어 위치 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수 개의 센서들은, 상기 충전기 코어의 중심으로부터 차량 전면 방향이 y축, 상기 차량의 측면 방향이 x축 일 때, 상기 y축 상에서 (+) 방향에 배치된 센서를 기준 센서로 하고, 상기 기준 센서로부터 시계방향 순으로 순서 정보가 부여된 것을 특징으로 한다.

상기 이동좌표 산출부는, 상기 충전기 코어의 반지름과, 상기 첫 번째 센서 및 상기 마지막 센서의 위치각을 이용하여 상기 충전기 코어 중심과 상기 차량측 코어 중심 간 거리를 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기 이동좌표 산출부는, 상기 첫 번째 센서 및 상기 마지막 센서의 위치각을 이용하여 상기 차량측 코어 중심에 대한 위치각을 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기 이동좌표 산출부는, 상기 센서 목록에 포함된 센서들의 순서정보를 추출하여 상기 센서 목록에 기준 센서가 포함되어 있지 않은 경우, 상기 충전기 코어 중심을 기준으로 상기 차량측 코어 중심에 대한 위치각을 π 만큼 회전시키는 것을 특징으로 한다.

상기 코어 위치 조절부는, 상기 충전기 코어의 중심 위치를 x축 및 y축 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.

상기 복수 개의 센서들은, 상기 코어 위치 조절부에 의해 상기 충전기 코어의 위치가 조절되면, 상기 차량의 바닥면을 향에 광신호를 재송출하고 상기 광신호에 대한 반사신호를 수신하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수 개의 센서들 각각에 대한 순서정보, 및 위치정보가 저장된 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 센서 목록에 상기 복수 개의 센서들이 모두 포함되면, 비접촉식 충전기가 상기 차량의 충전을 수행하도록 제어 신호를 출력하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 방법은, 충전 영역에 차량이 주차되면 충전기 코어의 원주에 나란하게 배치된 복수 개의 센서들이 상기 차량의 바닥면을 향에 광신호를 송출하고 상기 광신호에 대한 반사신호를 수신하는 단계, 상기 복수 개의 센서들로부터 수신된 상기 반사신호에 근거하여 상기 충전기 코어와 차량측 코어 간 거리를 측정하는 단계, 상기 거리를 측정하는 단계의 거리 측정 결과, 일정한 거리값을 갖는 연속된 위치의 센서들을 추출하여 센서 목록을 생성하는 단계, 상기 센서 목록에 포함된 연속된 위치의 센서들 중 첫 번째 센서와 마지막 센서의 위치 정보에 근거하여 상기 충전기 코어 중심으로부터의 상기 차량측 코어 중심 위치를 예측하고, 상기 차량측 코어 중심 위치로부터 상기 충전기 코어 중심의 이동좌표를 산출하는 단계, 및 상기 이동좌표를 산출하는 단계에서 산출된 상기 이동좌표에 따라 상기 충전기 코어 중심 위치를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 수신하는 단계 이전에, 상기 충전기 코어의 중심으로부터 차량 전면 방향이 y축, 상기 차량의 측면 방향이 x축 일 때, 상기 y축 상에서 (+) 방향에 배치된 센서를 기준 센서로 하고, 상기 기준 센서로부터 시계방향 순으로 상기 복수 개의 센서들에 대한 순서 정보를 부여하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이동좌표를 산출하는 단계는, 상기 충전기 코어의 반지름과, 상기 첫 번째 센서 및 상기 마지막 센서의 위치각을 이용하여 상기 충전기 코어 중심과 상기 차량측 코어 중심 간 거리를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이동좌표를 산출하는 단계는, 상기 첫 번째 센서 및 상기 마지막 센서의 위치각을 이용하여 상기 차량측 코어 중심에 대한 위치각을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이동좌표를 산출하는 단계는, 상기 센서 목록에 포함된 센서들의 순서정보를 추출하여 상기 센서 목록에 기준 센서가 포함되어 있지 않은 경우, 상기 충전기 코어 중심을 기준으로 상기 차량측 코어 중심에 대한 위치각을 π 만큼 회전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 코어 위치를 조절하는 단계는, 상기 충전기 코어의 중심 위치를 x축 및 y축 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.

상기 코어 위치를 조절하는 단계에서 상기 충전기 코어의 위치가 조절되면, 상기 복수 개의 센서들이 차량의 바닥면을 향에 광신호를 재송출하고 상기 광신호에 대한 반사신호를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 수신하는 단계 이전에, 상기 복수 개의 센서들 각각에 대한 순서정보 및 위치정보를 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 센서 목록에 상기 복수 개의 센서들이 모두 포함되면, 비접촉식 충전기가 상기 차량의 충전을 수행하도록 제어 신호를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 급전 코어 주변에 센서를 배치하여 센서들로부터 취득된 거리를 바탕으로 수전 코어의 위치를 파악하여 급전 코어와 수전 코어의 위치가 정확히 일치하도록 조정함으로써 사용자가 주차 위치를 일일이 확인하지 않아도 되므로 편의성이 증대되는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 급전 코어와 수전 코어의 위치가 정확히 일치하도록 조정한 후에 차량의 충전을 진행시킴으로써 비접촉식 충전 방식의 충전 효율을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치를 이용한 충전 시스템을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치의 구성을 설명하는데 참조되는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치의 코어 위치 제어 동작을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치의 센서 구성을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 센서부의 센서들에 대한 실시예를 도시한 예시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치의 센서들에 대한 동작을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치의 이동좌표 산출 동작을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 11은 본 발명에 따른 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치를 이용한 충전 시스템을 설명하는데 참조되는 도면이다.

비접촉식 충전 시스템에서 비접촉식 충전을 위해서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 충전 영역의 바닥면에 비접촉식 충전 장치의 1차 코어(이하, 실시예에서는 '충전기 코어'라 칭한다)(10)가 배치되고, 차량(1)의 바닥면에는 2차 코어(이하, 실시예에서는 '차량측 코어'라 칭한다)(20)가 배치된다.

차량(1)이 충전 영역에 주차하게 되면 차량측 코어(20)가 충전기 코어(10) 주변에 위치하게 된다. 이때, 비접촉식 충전기는 충전기 코어(10)를 통해 충전 전류를 외부로 출력하고, 차량(1)은 충전기 코어(10)로부터의 충전 전류를 차량측 코어(20)를 통해 수신하여 충전하게 된다.

본 발명에 따른 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치(이하, '코어 위치 제어 장치'라 칭한다)는 충전 영역에 주차된 차량(1)의 충전을 시작하기 전에, 충전기 코어(10)와 차량측 코어(20)의 위치가 정확하게 대응되도록 충전기 코어(10)의 위치를 조정하고, 충전기 코어(10)의 위치 조정이 완료되면 비접촉식 충전기로 제어 신호를 출력하여 충전이 시작되도록 한다.

코어 위치 제어 장치에서 충전기 코어(10)의 위치를 조정하는 동작은 이하의 실시예들로부터 보다 상세히 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명에 따른 코어 위치 제어 장치의 구성을 설명하는데 참조되는 블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 코어 위치 제어 장치(100)는 접근 감지부(110), 센서부(120), 제어부(130), 저장부(140), 거리 측정부(150), 센서 목록 생성부(160), 이동좌표 산출부(170), 및 코어 위치 조절부(180)를 포함한다. 이때, 제어부(130)는 각 부의 동작을 제어한다. 또한, 저장부(140)는 복수 개의 센서들 각각에 대한 식별정보, 즉, 순서정보 및 위치정보가 저장된다.

접근 감지부(110)는 차량(1)의 접근 상태를 감지한다. 다시 말해, 접근 감지부(110)는 충전 영역에 차량(1)이 주차되면 이를 감지하여 제어부(130)로 신호를 출력한다. 이때, 제어부(130)는 접근 감지부(110)로부터 출력된 신호에 근거하여 센서부(120) 등 코어 위치 제어 장치(100)를 구동시킨다.

센서부(120)는 거리 측정을 위한 복수 개의 센서를 포함한다. 본 발명의 실시예에서는 적외선 센서를 이용하는 것으로 하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

복수 개의 센서들은 원형의 충전기 코어(10)의 원주를 따라 배치된다. 이때, 충전기 코어(10)의 중심으로부터 차량(1) 전면 방향을 y축, 차량(1)의 측면 방향을 x축이라 가정하면, y축 상에서 (+) 방향에 배치된 센서를 기준 센서로 하고, 기준 센서로부터 시계방향 순으로 순서 정보가 부여된다.

여기서, 충전기 코어(10)의 원주를 따라 배치되는 센서들의 개수는 센서의 길이 및 충전기 코어(10)의 원주에 따라 달라질 수 있다. 아래 [수학식 1]을 참조하여 센서들의 개수를 결정짓는다.

[수학식 1]과 같이, 센서들의 개수는 충전기 코어(10) 중심과 센서 하나의 양쪽 끝이 이루는 각도 'θ'로 나누어 결정할 수 있다. 여기서, θ는 충전기 코어(10)의 반지름 'r'과 센서의 길이 'l'로부터 산출할 수 있다.

이에 대한 실시예는 도 4 및 도 5의 설명을 참조하도록 한다.

충전기 코어(10)의 원주를 따라 나란히 배치된 복수 개의 센서들은 각각 식별정보, 즉, 순서정보와 위치정보(예를 들어, 충전기 코어 내에서의 위치각)를 갖는다. 이에 대한 실시예는 도 6을 참조한다.

한편, 복수 개의 센서들은 충전 영역에 주차된 차량(1)의 바닥면을 향해 광신호를 송출하고, 차량(1)의 바닥면으로부터 반사되는 반사신호들을 수신한다. 여기서, 반사신호들 중 일부 또는 전체는 차량측 코어(20)에 반사된 신호이다. 이때, 복수 개의 센서들은 각각 수신된 신호와 함께 해당 센서의 식별정보를 제어부(130)로 송신한다.

복수 개의 센서들은 코어 위치 조절부(180)에 의해 충전기 코어(10)의 위치가 조절되면, 제어부(130)로부터의 제어 신호에 따라 차량(1)의 바닥면을 향에 광신호를 재송출하고 광신호에 대한 반사신호를 수신하여 제어부(130)로 출력한다.

거리 측정부(150)는 복수 개의 센서들 각각으로부터 수신된 반사신호에 근거하여 각 센서별 거리를 측정한다.

센서 목록 생성부(160)는 거리 측정부(150)에 의해 측정된 각 센서별 거리 정보에 근거하여 일정한 거리값을 갖는 센서들을 충전기 코어(10)와 대응되는 영역에 위치한 것으로 판단하여, 해당 센서들에 대한 센서 목록을 생성한다. 여기서, 일정한 거리값은 바람직하게는 동일한 거리값이긴 하나, 약간의 오차가 발생할 수도 있다.

센서 목록 생성부(160)는 일정한 거리값을 갖는 센서들이 둘 이상인 경우, 각 센서들의 배열 순서에 따라 센서 목록을 생성한다. 이때, 각 센서들은 연속되는 위치의 센서들이어야 한다. 예를 들어, 센서 목록 생성부(160)는 센서1, 센서2, 센서3, 센서4, 센서5, 센서8이 일정한 거리값을 갖는 경우, 센서1 내지 센서5에 대해 센서 목록을 생성하고, 센서8은 연속되는 위치의 센서가 아니므로 센서 목록에서는 제외시키도록 한다.

이동좌표 산출부(170)는 충전기 코어(10)의 반지름과, 센서 목록에 포함된 각 센서들 중 연속되는 위치의 첫 번째 센서의 위치각과 마지막 센서의 위치각을 추출하여 충전기 코어(10) 중심과 차량측 코어(20) 중심 간 2차원 거리를 산출한다. 여기서, 충전기 코어(10) 중심과 차량측 코어(20) 중심 간 2차원 거리를 산출하는 식은 아래 [수학식 2]를 참조하도록 한다.

여기서, r은 충전기 코어(10)의 반지름이고, α는 첫 번째 센서의 위치각, β는 마지막 센서의 위치각이다. 이때, x축의 (+) 축에 대한 위치각이 0인 것으로 하며, 첫 번째 센서의 위치각은 x축에서 첫 번째 센서까지의 위치각을 의미하고, 마지막 센서의 위치각은 x축에서 마지막 센서까지의 위치각을 의미한다.

또한, 이동좌표 산출부(170)는 센서 목록에 포함된 각 센서들 중 연속되는 위치의 첫 번째 센서의 위치각과 마지막 센서의 위치각을 추출하여 차량측 코어(20) 중심에 대한 위치각을 산출한다. 물론, 여기서 차량측 코어(20) 중심에 대한 위치각은 2차원 평면 상에 충전기 코어(10)와 차량측 코어(20)를 배치한 상태에서 산출된 위치각을 말한다.

차량측 코어(20) 중심에 대한 위치각을 산출하는 식은 아래 [수학식 3]을 참조하도록 한다.

여기서, α는 첫 번째 센서의 위치각, β는 마지막 센서의 위치각이다. 이때, x축의 (+) 축에 대한 위치각이 0인 것으로 하며, 첫 번째 센서의 위치각은 x축에서 첫 번째 센서까지의 위치각을 의미하고, 마지막 센서의 위치각은 x축에서 마지막 센서까지의 위치각을 의미한다.

이때, 이동좌표 산출부(170)는 센서 목록에 포함된 센서들 중 기준 센서가 포함되어 있는지를 확인한다.

만일, 센서 목록에 기준 센서가 포함되어 있는 경우, 이동좌표 산출부(170)는 [수학식 3]의 ①식을 적용하여 차량측 코어(20) 중심에 대한 위치각을 산출한다. 한편, 센서 목록에 기준 센서가 포함되어 있지 않은 경우, 이동좌표 산출부(170)는 [수학식 3]의 ②식을 적용하여 차량측 코어(20) 중심에 대한 위치각을 산출한다.

이는, 센서 목록에 포함된 첫 번째 센서와 마지막 센서의 위치가 동일한 경우에 기준 센서를 포함하는 경우와 그렇지 않은 경우에 π만큼의 각도 차가 발생하기 때문에, 센서 목록에 기준 센서가 포함되지 않은 경우에는 산출된 위치각을 π만큼 회전시킨 값으로 결정하도록 한다.

따라서, 이동좌표 산출부(170)는 앞서 산출된 차량측 코어(20)의 중심 위치간 2차원 거리와 위치각을 이용하여 차량측 코어(20) 중심 위치를 예측하고, 이를 통해 충전기 코어(10) 중심의 이동좌표(Δx, Δy)를 산출한다.

코어 위치 조절부(180)는 이동좌표 산출부(170)를 통해 충전기 코어(10) 중심의 이동좌표(Δx, Δy)가 산출되면, 산출된 이동좌표(Δx, Δy)에 따라 충전기 코어(10) 중심 위치를 조절한다. 이때, 코어 위치 조절부(180)는 코어의 중심 위치를 수평(x축) 및 수직(y축) 방향으로 이동시킨다.

바람직하게, 코어 위치 조절부(180)는 충전기 코어(10) 중심의 이동좌표가 (0, 0)이 될 때까지 코어 위치를 조절하게 된다.

제어부(130)는 충전기 코어(10) 중심의 이동좌표가 (0, 0)이 될 때, 즉, 센서 목록에 복수 개의 센서들이 모두 포함될 때 충전기 코어(10) 중심과 차량측 코어(20) 중심이 일치하는 것으로 판단하여 비접촉식 충전기가 차량(1)의 충전을 수행하도록 제어 신호를 출력한다.

따라서, 비접촉식 충전기는 코어 위치 제어 장치(100)로부터의 제어 신호에 따라 충전 전류를 발생하여, 충전기 코어(10)를 통해 차량측 코어(20)로 충전 전류를 방출함으로써 충전 영역에 주차된 차량(1)에 대한 충전을 수행한다.

도 3은 본 발명에 따른 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치의 코어 위치 제어 동작을 설명하는데 참조되는 예시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 충전기 코어(10)는 충전 영역(5)에 위치하게 되며, 초기 위치는 충전 영역(5)에 차량(1)이 주차될 때 차량(1)의 뒤쪽 바퀴가 스토퍼(6)에 닿았을 경우 차량(1)의 바닥면에 배치된 차량측 코어(20)의 위치를 기준으로 설정하며, 초기값은 설정에 따라 가변될 수 있다.

충전 영역(5)에 차량(1)이 주차되면, 충전기 코어(10)의 원주를 따라 설치된 복수 개의 센서들이 차량(1) 바닥면에 배치된 차량측 코어(20)를 감지하고, 이를 토대로 충전기 코어(10)의 위치를 x축, y축 방향으로 이동시키며 충전기 코어(10)의 위치가 차량측 코어(20)의 위치와 일치하도록 조절한다.

이로써, 비접촉식 충전기는 충전기 코어(10)의 위치와 차량측 코어(20)의 위치가 일치한 상태에서 충전을 시작함으로써, 충전 효율을 증대시키게 된다.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치의 센서 구성을 설명하는데 참조되는 예시도이다.

먼저, 도 4 및 도 5는 충전기 코어(10)에 센서가 배치되는 예를 나타낸 것이다. 이때, 충전기 코어(10)의 중심으로부터 차량(1) 전면 방향이 y축, 차량(1)의 측면 방향이 x축이라 가정한다.

각 센서의 길이는 l이고, 충전기 코어(10) 중심과 각 센서의 양쪽 끝이 이루는 각도는 θ이다. 이때, y축 상에서 (+) 방향에 배치된 센서를 기준 센서로 정하고, 기준 센서로부터 시계방향 순으로 순서 정보가 부여된다. 다시 말해, 기준 센서는 1번 센서가 되고, 그로부터 시계방향으로 2번 센서, 3번 센서, ... 의 순으로 순서 정보가 부여된다.

이때, 충전기 코어(10)의 원주에 배치되는 센서들의 개수는 [수학식 1]을 적용하여 산출한다.

도 6은 본 발명에 따른 센서부(120)의 센서들에 대한 실시예를 도시한 예시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 충전기 코어(10)의 원주에 배치된 복수 개의 센서들은 각각 순서 정보와, 위치 정보를 갖는다. 1번 센서는 기준 센서로서, 위치각은 y축을 기준으로 0°가 된다.

도 6의 실시예는 충전기 코어(10)의 반지름 r=300mm, 각 센서의 길이 l=40mm이고, r과 l로부터 산출된 θ=0.2675rad 인 경우에 대한 것으로, 이를 통해 산출된 센서의 개수 N_sensor=23.4756≒24개가 된다. 따라서, 24개의 센서들에 대한 순서 정보와 위치 정보를 도 6에 나타내었다. 이때, 각 센서들의 위치 정보는 y축의 (+)축을 기준으로 한 각 센서의 중심에 대한 위치각이다.

도 7은 본 발명에 따른 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치의 센서들에 대한 동작을 설명하는데 참조되는 예시도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 차량(1)이 충전 영역(5)에 주차되면, 충전기 코어(10)의 원주에 배치된 복수 개의 센서들은 차량(1)의 바닥면을 향해 광신호를 출력하고, 이때 차량(1)의 바닥면에서 반사된 신호를 수신하게 된다.

이때, 충전기 코어(10)의 중심 위치와 차량측 코어(20)의 중심 위치가 일치하지 않으면 일부 광신호들은 차량측 코어(20)에 반사되지만, 나머지 광신호들은 차량측 코어(20)가 아닌 다른 면에 반사되게 된다. 차량(1)의 바닥면인 완전 평면이 아니기 때문에 차량측 코어(20)에 반사된 반사신호들은 일정한 거리값을 가지게 되나, 다른 면에 반사된 신호들은 일정하지 않은 거리값을 갖게 된다.

따라서, 연속해서 일정한 거리값을 갖는 센서들을 추출하면 차량측 코어(20)의 대략적인 위치를 예측할 수 있게 된다.

도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치의 이동좌표 산출 동작을 설명하는데 참조되는 예시도이다.

먼저, 도 8은 충전기 코어(10)와 차량측 코어(20)의 일부 위치가 대응되는 경우에 충전기 코어(10) 중심과 차량측 코어(20) 중심 간 2차원 거리 및 그 위치각을 산출하는 예를 설명하기 위해 나타낸 것이다.

도 8에 도시된 바와 같이, A 영역에 포함된 연속되는 센서들은 모두 일정한 거리값을 측정한 센서들로, 그 중 첫 번째 센서의 위치각은 α, 마지막 센서의 위치각은 β, 첫 번째 센서와 마지막 센서가 이루는 사이각은 θ, 충전기 코어(10) 중심과 차량측 코어(20) 중심 간 2차원 거리는 d, 충전기 코어(10) 중심과 차량측 코어(20) 중심을 잇는 선이 이루는 위치각은 ψ로 나타내었다.

먼저, 첫 번째 센서의 위치각은 α와, 마지막 센서의 위치각은 β는 각 센서들이 갖는 위치 정보로부터 산출할 수 있다.

일 예로서, x축과 y축의 1사분면에 배치된 센서의 위치각은 90°에서 해당 센서의 위치각을 뺀 각이 위치각이 된다. 한편, x축과 y축의 2사분면, 3사분면, 4사분면에 배치된 센서의 위치각은 360°에서 해당 센서의 위치각을 뺀 각이 위치각이 된다.

즉, α는 1사분면에 배치된 센서의 위치각이므로, 90°에서 해당 센서의 위치각을 뺀 각이 된다. 또한, β는 3사분면에 배치된 센서의 위치각이므로, 360°에서 해당 센서의 위치각을 뺀 각이 된다. 물론, 서술한 각 센서의 위치각을 산출하는 방법은 일 실시예일뿐, 다른 방법을 적용하여 산출할 수도 있음은 당연한 것이다.

또한, θ는 β-α를 계산하여 산출할 수 있다. 이와 같이 산출된 값들을 [수학식 2]와 [수학식 3]에 적용하여 d와 ψ를 쉽게 산출할 수 있다. 물론, 도 8은 센서 목록에 기준 센서가 포함된 경우에 대한 실시예이므로, ψ는 [수학식 3]의 ①식을 통해 산출할 수 있다.

도 9는 센서 목록에 포함된 센서들이 기준 센서를 포함하는 경우와 그렇지 않은 경우를 비교하여 설명하기 위해 나타낸 것이다.

다시 말해, 도 9의 'B' 영역에 위치한 센서들이 센서 목록에 포함된 경우는 도 8과 마찬가지 방법으로 d₁과 ψ₁을 산출할 수 있다.

반면에, 도 9의 'C' 영역에 위치한 센서들이 센서 목록에 포함되는 경우는 센서 목록이 기준 센서를 포함하고 있지 않으므로, [수학식 2]와 [수학식 3]의 ②식을 통해 d₂와 ψ₂를 산출할 수 있다. 즉, ψ₂를 산출하기 위해서는 처음 산출된 위치각을 π만큼 회전시킨다.

도 10은 이동좌표를 산출하는 예를 나타낸 것이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 이동좌표 산출부(170)는 도 8과 도 9를 통해 산출된 d와 ψ를 이용하여 x-y축 상에 충전기 코어(10) 중심(0, 0)과 차량측 코어(20) 중심(a, b)을 배치하고, (a-0, b-0)으로부터 이동좌표 (Δx, Δy)를 산출한다.

따라서, 코어 위치 조절부(180)는 산출된 이동좌표 (Δx, Δy)에 따라 충전기 코어(10)의 중심 위치를 x축 방향으로 Δx 만큼 이동시키고, y축 방향으로 Δy 만큼 이동시킨다. 이와 같은 방법으로 코어 위치 조절부(180)는 충전기 코어(10)의 중심 위치를 조절함으로써 충전기 코어(10) 중심 위치와 차량측 코어(20) 중심 위치를 일치시킨 후 비접촉식 충전기의 충전 동작을 수행하도록 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 비접촉식 충전 장치의 동작 흐름을 보다 상세히 설명하고자 한다.

도 11은 본 발명에 따른 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 순서도이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 코어 위치 제어 장치는 충전 영역(5)에 주차되는 차량(1)의 접근을 감지한다(S100).

차량(1)의 접근이 감지되면, 코어 위치 제어 장치(100)는 복수 개의 센서들은 온(ON) 시킨다(S110). 이때, 각 센서들은 1번 센서부터 순차적으로 광신호를 차량(1)의 바닥면을 향해 송출하여 반사신호를 수신하고, 수신된 반사신호에 근거하여 상부 물체, 즉, 차량(1)의 바닥면과의 거리를 측정한다(S120).

여기서, 코어 위치 제어 장치(100)는 'S120' 과정에서 측정된 거리값으로부터 각 센서의 위치값이 동일한 센서들을 추출하여 센서 목록을 생성한다. 따라서, 코어 위치 제어 장치(100)는 센서 목록에 포함된 센서들을 확인하고(S130), 이 중 첫 번째 센서의 위치각(α)과 마지막 센서의 위치각(β)을 감지한다(S140).

이때, 코어 위치 제어 장치(100)는 'S140' 과정의 첫 번째 센서의 위치각(α)과 마지막 센서의 위치각(β)을 이용하여 차량측 코어(20) 중심과 충전기 코어(10) 중심 간 2차원 거리(d)를 산출한다(S150). 여기서, d를 산출하는 방법은 앞서 설명한 바 있으므로, 중복되는 설명은 생략한다.

코어 위치 제어 장치(100)는 충전기 코어(10) 중심과 차량측 코어(20) 중심 사이의 2차원 각도(φ)를 산출하기 이전에, 센서 목록에 기준 센서, 즉, 1번 센서가 포함되는지를 확인한다(S160).

만일, 센서 목록에 1번 센서가 포함되는 경우, 코어 위치 제어 장치(100)는 (α+β)/2를 계산하여 충전기 코어(10) 중심과 차량측 코어(20) 중심 사이의 2차원 각도(φ)를 산출한다(S170). 반면에, 센서 목록에 1번 센서가 포함되지 않는 경우, 코어 위치 제어 장치(100)는 π+(α+β)/2를 계산하여 충전기 코어(10) 중심과 차량측 코어(20) 중심 사이의 2차원 각도(φ)를 산출한다(S180).

코어 위치 제어 장치(100)는 'S150' 과정에서 산출된 d와, 'S170' 또는 'S180' 과정에서 산출된 φ를 이용하여 충전기 코어(10)의 중심 이동좌표(Δx, Δy)를 산출하고(S190), 'S190' 과정에서 산출된 이동좌표에 따라 Δx, Δy 만큼 충전기 코어(10) 중심을 이동시킨다(S200).

'S200' 과정에서 충전기 코어(10) 중심이 이동되면 1번 센서부터 상부 물체, 즉, 차량(1)의 바닥면까지의 거리를 재측정한다(S210).

이때, 모든 센서들의 위치값이 동일한 경우(S220), 즉, 센서 목록에 모든 센서들이 포함된 경우에 비접촉식 충전기는 충전 영역(5)에 주차된 차량(1)의 충전을 진행한다(S230). 한편, 모든 센서들의 위치값이 동일하지 않은 경우에는 모든 센서들의 위치값이 동일해지는 때까지 'S130' 내지'S210' 과정을 반복하여 수행하도록 한다.

이상과 같이 본 발명에 의한 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치 및 그 방법은 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다.

1: 차량 5: 충전 영역
10: 충전기 코어 20: 차량측 코어
100: 코어 위치 제어 장치 110: 접근 감지부
120: 센서부 130: 제어부
140: 저장부 150: 거리 측정부
160: 센서 목록 생성부 170: 이동좌표 산출부
180: 코어 위치 조절부

Claims

충전 영역의 바닥면에 설치된 충전기 코어의 원주에 나란하게 배치되어, 상기 충전 영역에 차량이 주차되면 상기 차량의 바닥면을 향에 광신호를 송출하고 상기 광신호에 대한 반사신호를 수신하는 복수 개의 센서들;
상기 복수 개의 센서들로부터 수신된 상기 반사신호에 근거하여 상기 충전기 코어와 차량측 코어 간 거리를 측정하는 거리 측정부;
상기 거리 측정부의 거리 측정 결과, 일정한 거리값을 갖는 연속된 위치의 센서들을 추출하여 센서 목록을 생성하는 센서 목록 생성부;
상기 센서 목록에 포함된 연속된 위치의 센서들 중 첫 번째 센서와 마지막 센서의 위치 정보에 근거하여 상기 충전기 코어 중심으로부터의 상기 차량측 코어 중심 위치를 예측하고, 상기 차량측 코어 중심 위치로부터 상기 충전기 코어 중심의 이동좌표를 산출하는 이동좌표 산출부; 및
상기 이동좌표 산출부에서 산출된 상기 이동좌표에 따라 상기 충전기 코어 중심 위치를 조절하는 코어 위치 조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 복수 개의 센서들은,
상기 충전기 코어의 중심으로부터 차량 전면 방향이 y축, 상기 차량의 측면 방향이 x축 일 때, 상기 y축 상에서 (+) 방향에 배치된 센서를 기준 센서로 하고, 상기 기준 센서로부터 시계방향 순으로 순서 정보가 부여된 것을 특징으로 하는 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 이동좌표 산출부는,
상기 충전기 코어의 반지름과, 상기 첫 번째 센서 및 상기 마지막 센서의 위치각을 이용하여 상기 충전기 코어 중심과 상기 차량측 코어 중심 간 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 이동좌표 산출부는,
상기 첫 번째 센서 및 상기 마지막 센서의 위치각을 이용하여 상기 차량측 코어 중심에 대한 위치각을 산출하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 이동좌표 산출부는,
상기 센서 목록에 포함된 센서들의 순서정보를 추출하여 상기 센서 목록에 기준 센서가 포함되어 있지 않은 경우, 상기 충전기 코어 중심을 기준으로 상기 차량측 코어 중심에 대한 위치각을 π 만큼 회전시키는 것을 특징으로 하는 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 코어 위치 조절부는,
상기 충전기 코어의 중심 위치를 x축 및 y축 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 복수 개의 센서들은,
상기 코어 위치 조절부에 의해 상기 충전기 코어의 위치가 조절되면, 상기 차량의 바닥면을 향에 광신호를 재송출하고 상기 광신호에 대한 반사신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 복수 개의 센서들 각각에 대한 순서정보, 및 위치정보가 저장된 저장부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 센서 목록에 상기 복수 개의 센서들이 모두 포함되면, 비접촉식 충전기가 상기 차량의 충전을 수행하도록 제어 신호를 출력하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 차량이 충전 영역에 주차되는 경우, 상기 차량의 접근을 감지하는 접근 감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 장치.
충전 영역에 차량이 주차되면 충전기 코어의 원주에 나란하게 배치된 복수 개의 센서들이 상기 차량의 바닥면을 향에 광신호를 송출하고 상기 광신호에 대한 반사신호를 수신하는 단계;
상기 복수 개의 센서들로부터 수신된 상기 반사신호에 근거하여 상기 충전기 코어와 차량측 코어 간 거리를 측정하는 단계;
상기 거리를 측정하는 단계의 거리 측정 결과, 일정한 거리값을 갖는 연속된 위치의 센서들을 추출하여 센서 목록을 생성하는 단계;
상기 센서 목록에 포함된 연속된 위치의 센서들 중 첫 번째 센서와 마지막 센서의 위치 정보에 근거하여 상기 충전기 코어 중심으로부터의 상기 차량측 코어 중심 위치를 예측하고, 상기 차량측 코어 중심 위치로부터 상기 충전기 코어 중심의 이동좌표를 산출하는 단계; 및
상기 이동좌표를 산출하는 단계에서 산출된 상기 이동좌표에 따라 상기 충전기 코어 중심 위치를 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 수신하는 단계 이전에,
상기 충전기 코어의 중심으로부터 차량 전면 방향이 y축, 상기 차량의 측면 방향이 x축 일 때, 상기 y축 상에서 (+) 방향에 배치된 센서를 기준 센서로 하고, 상기 기준 센서로부터 시계방향 순으로 상기 복수 개의 센서들에 대한 순서 정보를 부여하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 이동좌표를 산출하는 단계는,
상기 충전기 코어의 반지름과, 상기 첫 번째 센서 및 상기 마지막 센서의 위치각을 이용하여 상기 충전기 코어 중심과 상기 차량측 코어 중심 간 거리를 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 이동좌표를 산출하는 단계는,
상기 첫 번째 센서 및 상기 마지막 센서의 위치각을 이용하여 상기 차량측 코어 중심에 대한 위치각을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 방법.
청구항 14에 있어서,
상기 이동좌표를 산출하는 단계는,
상기 센서 목록에 포함된 센서들의 순서정보를 추출하여 상기 센서 목록에 기준 센서가 포함되어 있지 않은 경우, 상기 충전기 코어 중심을 기준으로 상기 차량측 코어 중심에 대한 위치각을 π 만큼 회전시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 코어 위치를 조절하는 단계는,
상기 충전기 코어의 중심 위치를 x축 및 y축 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 코어 위치를 조절하는 단계에서 상기 충전기 코어의 위치가 조절되면, 상기 복수 개의 센서들이 차량의 바닥면을 향에 광신호를 재송출하고 상기 광신호에 대한 반사신호를 수신하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 수신하는 단계 이전에,
상기 복수 개의 센서들 각각에 대한 순서정보, 및 위치정보를 저장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 센서 목록에 상기 복수 개의 센서들이 모두 포함되면, 비접촉식 충전기가 상기 차량의 충전을 수행하도록 제어 신호를 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 충전기의 코어 위치 제어 방법.