KR20130098730A - 에너지 시스템에서 에너지 공급 장치 - Google Patents

에너지 시스템에서 에너지 공급 장치 Download PDF

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한국전자통신연구원
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    • H04B5/266—
    • H04B5/48—

Abstract

본 발명은, 공진 및 유도 방식을 이용하여 무선으로 전기 에너지를 전송하는 에너지 시스템에서 전기 에너지 전송 시의 누설 에너지를 수집하여 전기적인 에너지를 효율적으로 공급하는 에너지 공급 장치에 관한 것으로, 제1부하로 공급하기 위한 전기 에너지를 출력하는 송신부; 상기 송신부로부터 출력되는 전기 에너지를 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 송신하는 송신 코일부; 상기 송신 코일부로부터 무선으로 송신되는 전기 에너지를 상기 공진 및 유도 방식을 통해 수신하는 수신 코일부; 상기 수신 코일부에서 수신되는 전기 에너지를 상기 제1부하로 공급하는 수신부; 상기 송신 코일부와 상기 수신 코일부 간 상기 전기 에너지의 송수신 시에 발생하는 누설 에너지를 무선으로 수집하는 수집 코일부; 및 상기 수집 코일부에서 수집되는 누설 에너지를 제2부하로 공급하는 수집부;를 포함한다.

Description

에너지 시스템에서 에너지 공급 장치{Apparatus for providing energy in energy system}
본 발명은 에너지 시스템에 관한 것으로, 특히 공진 및 유도 방식을 이용하여 무선으로 전기 에너지를 전송하는 에너지 시스템에서 전기 에너지 전송 시의 누설 에너지를 수집하여 전기적인 에너지를 효율적으로 공급하는 에너지 공급 장치에 관한 것이다.
무선으로 에너지를 전송하는 기술은 안테나를 이용한 무선 통신과 유사한 특징을 갖는다. 이때, 전송되는 에너지는 전기적인 에너지(일 예로 전력 등)일 수 있다. 최근에는 휴대폰을 포함한 각종 모바일 기기뿐만 아니라 가전 기기, 산업용 기기, 및 전기 자동차 등에 까지 에너지를 제공하기 위한 에너지 전송 기술이 주목을 받고 있다.
이러한 에너지 전송 기술의 일 예로, 자기 유도 방식과 자기 공명 방식이 있다. 자기 유도(magnetic coupling) 방식은 코일을 여러 번 감아서 한 방향으로 자기의 유기를 통해 에너지를 전송한다. 그러므로, 자기 유도 방식은 아주 근접한 거리에서만 에너지 전송이 가능하다. 또한, 자기 공명(magnetic resonance) 방식은 송신측에 구비된 코일과 수신측에 구비된 코일 간에 공진을 통해 에너지를 전송한다. 자기 공명 방식은 높은 품질 인자(quality factor)로 인해 에너지 전송을 위한 공명 조건을 형성하기 어렵다.
한편, 이러한 에너지 시스템에서 무선으로 에너지를 전송할 경우, 다시 말해 에너지를 송신하는 공진체 또는 방사체에서 송신되는 에너지가 공간을 통과하여 수신체로 전송 시에는, 필연적으로 불필요하게 누설되는 에너지가 반드시 발생하며, 이러한 누설되는 에너지는 에너지 시스템에서의 손실로 작용하여 에너지 전송 효율을 저하시킨다. 하지만, 현재 에너지 시스템에서는, 전술한 바와 같이, 무선으로의 에너지 전송 시에 발생하는 누설 에너지를 감소시키기 위한 방안, 특히 상기 누설 에너지를 수집하여 이용하기 위한 구체적인 방안이 아직 제안되지 못하고 있다.
따라서, 에너지 시스템에서 에너지를 무선으로 전송할 경우 발생하는 누설 에너지를 수집하여 이용하기 위한 에너지 송수신 방안이 필요하며, 또한 누설 에너지의 수집량을 조절하여 해당 부하에 적절한 에너지를 공급하기 위한 에너지 공급 방안이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 에너지 시스템에서 에너지 공급 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 에너지 시스템에서 무선으로 에너지 전송 시에 발생되는 누설 에너지를 수집하여 이용하도록 에너지를 공급하는 에너지 공급 장치를 제공함에 있다.
그리고, 본 발명의 또 다른 목적은, 에너지 시스템에서 에너지 전송 시 발생하는 누설 에너지의 수집량을 조절하여 상기 누설 에너지를 이용하는 해당 부하에 적절한 에너지를 공급하는 에너지 공급 장치를 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 에너지 시스템에서 에너지 공급 장치에 있어서, 제1부하로 공급하기 위한 전기 에너지를 출력하는 송신부; 상기 송신부로부터 출력되는 전기 에너지를 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 송신하는 송신 코일부; 상기 송신 코일부로부터 무선으로 송신되는 전기 에너지를 상기 공진 및 유도 방식을 통해 수신하는 수신 코일부; 상기 수신 코일부에서 수신되는 전기 에너지를 상기 제1부하로 공급하는 수신부; 상기 송신 코일부와 상기 수신 코일부 간 상기 전기 에너지의 송수신 시에 발생하는 누설 에너지를 무선으로 수집하는 수집 코일부; 및 상기 수집 코일부에서 수집되는 누설 에너지를 제2부하로 공급하는 수집부;를 포함한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 장치는, 에너지 시스템에서 에너지 공급 장치에 있어서, 제1부하로 공급하기 위한 전기 에너지를 출력하는 송신부; 상기 송신부로부터 출력되는 전기 에너지를 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 송신하는 송신 코일부; 상기 송신 코일부로부터 무선으로 송신되는 전기 에너지를 상기 공진 및 유도 방식을 통해 수신하는 수신 코일부; 상기 수신 코일부에서 수신되는 전기 에너지를 상기 제1부하로 공급하는 수신부; 상기 송신 코일부와 상기 수신 코일부 간 상기 전기 에너지의 송수신 시에 발생하는 누설 에너지를 무선으로 수집하는 선형 도체부; 및 상기 선형 도체부에서 수집되는 누설 에너지를 제2부하로 공급하는 수집부;를 포함한다.
본 발명은, 에너지 시스템에서 무선으로의 에너지 전송 시에 발생하는 누설 에너지를 수집하여 이용함으로써, 에너지 전송 효율을 향상시킬 수 있으며, 또한 상기 누설 에너지의 수집량을 조절하여 해당 부하의 동작을 위해 요구되는 에너지에 적절하게 상기 누설 에너지를 상기 해당 부하에 공급할 수 있다.
도 1, 도 4, 도 5, 및 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 시스템에서 에너지 공급 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2, 도 3, 도 6, 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 시스템에서 에너지 공급 장치의 누설 에너지 공급을 설명하기 위한 도면.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 시스템의 에너지 공급 장치에서 결합 계수 조절을 위한 수집 코일부의 회전각에 따른 삽입 손실을 도시한 도면.
도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에너지 시스템의 에너지 공급 장치에서 결합 계수 조절을 위한 수집 코일부의 회전각에 따른 삽입 손실을 도시한 도면.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은, 에너지 시스템에서 무선으로 에너지, 예컨대 전기 에너지를 공급하는 장치를 제안한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 공진 및 유도 방식을 이용하여 무선으로 전기 에너지를 전송하는 에너지 시스템에서 전기 에너지 전송 시의 누설 에너지를 수집하여 전기적인 에너지를 효율적으로 공급하는 에너지 공급 장치를 제안한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 공진 및 유도 방식을 이용하여 무선으로 전기 에너지를 공급하는 장치를 일 예로 하여 설명하지만, 다른 형태의 에너지를 공급하는 장치들에도 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는, 에너지 시스템에서 무선으로 에너지, 예컨대 전기 에너지 전송 시에 발생하는 누설 에너지를 수집하여 상기 누설 에너지를 이용하도록 하며, 이때 상기 누설 에너지의 수집량을 조절하여 해당 부하의 동작을 위해 요구되는 에너지에 적절하게 상기 누설 에너지를 상기 해당 부하에 공급한다. 즉, 본 발명의 실시 예에서는, 전계, 자계, 또는 전자계를 이용하여 무선으로 전기 에너지를 전송할 경우, 다시 말해 전기 에너지를 송신하는 송신부, 예컨대 공진체 또는 방사체에서 송신된 전기 에너지지가 공간을 통과하여 수신부, 예컨대 수신체로 전송 시에 발생되는 누설 에너지를 수집하며, 아울러 이러한 누설 에너지를 소정 부하의 동작을 위한 에너지원으로 이용하여 에너지 시스템에서의 에너지 전송 효율 및 에너지 이용 효율을 향상시킨다.
그리고, 본 발명의 실시 예에서는, 전술한 바와 같이, 에너지 시스템에서 에너지 전송 시에 발생하는 누설 에너지를 수집하며, 이때 상기 누설 에너지를 소정의 부하, 예컨대 과전압이 필요없는 센서가 상기 누설 에너지를 이용할 경우에는 누설 에너지 수집을 위한 에너지 송수신 장치와의 결합 계수를 기준값보다 낮게 조절하고, 급속 및 대용량의 에너지 공급이 필요한 부하가 상기 누설 에너지를 이용할 경우에는 상기 결합 계수를 상기 기준값보다 높게 조절하여, 해당 부하가 요구한 에너지에 적절한 에너지를 적응적으로 공급한다. 예를 들어, 에너지 시스템에서 파이프라인(pipeline)과 같은 에너지 전송 장치에서의 에너지 전송 상태를 확인하기 위해 센서들을 이용할 경우, 상기 에너지 전송 장치의 누설 에너지를 수집하여 상기 센서들의 동작을 위한 공급 전력으로 상기 누설 에너지를 공급한다. 이때, 상기 센서들에게 공급 전력을 상기 누설 에너지를 통해 일정하게 유지하기 위해서 각 센서들의 거리를 조절하여야 하며, 특히 상기 에너지 전송 장치의 전송 전력 레벨이 클 경우에는 각 센서들을 보호하기 위해 상기 에너지 전송 장치로부터 원거리에 위치하게 되며, 이때 원거리에 위치한 각 센서들로의 공급 전력의 레벨을 업(up)시키기 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 공급 장치는 결합 계수를 기준값보다 크게 조절하여 각 센서들의 공급 전력 레벨을 업시켜 누설 에너지를 상기 각 센서들로 공급한다. 그러면 여기서, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 시스템에서 에너지 공급 장치에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 시스템에서 에너지 공급 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 에너지 공급 장치는, 공진 및 유도 방식을 이용하여 무선으로 송신하고자 하는 전기 에너지를 출력하는 송신부(105), 상기 송신부(105)에서 출력되는 전기 에너지를 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 송신하는 송신 코일부(115), 상기 송신 코일부(115)로부터 무선으로 송신되는 전기 에너지를 공진 및 유도 방식을 이용하여 수신하는 수신 코일부(120), 상기 수신 코일부(120)에서 수신된 전기 에너지를 부하로 공급하는 수신부(130), 및 상기 송신부(105)에서 출력된 전기 에너지를 상기 송신 코일부(115)로 전달하는 송신 케이블(110)과 상기 수신 코일부(120)에서 수신된 전기 에너지를 상기 수신부(130)로 전달하는 수신 케이블(125)을 포함한다.
또한, 상기 에너지 공급 장치는, 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 전기 에너지가 상기 송신 코일부(115)에서 상기 수신 코일부(120)로의 전송 시에 발생하는 누설 에너지를 수집하는 수집 코일부(135), 상기 수집 코일부(135)에서 수집된 누설 에너지를 소정의 부하로 공급하는 수집부(145), 및 상기 수집 코일부(135)에서 수집된 누설 에너지를 상기 수집부(145)로 전달하는 수집 케이블(140)을 포함한다. 여기서, 상기 송신 코일부(115)와 상기 수신 코일부(120)는, 상기 공진 및 유도 방식뿐만 아니라 또 다른 방식을 통해 상기 전기 에너지를 무선으로 전송할 수도 있다.
상기 송신부(105)는, 송신 회로 모듈(미도시)을 포함하며, 상기 송신 회로 모듈을 통해 상기 부하로 공급하기 위한 전기 에너지를 공진 및 유도 방식을 이용하여 무선으로 송신하기 위해 미리 설정된 소정 주파수의 전기 에너지를 갖는 RF 신호를 출력한다. 즉, 상기 송신부(105)는, 전기 에너지를 갖는 RF 신호를 미리 설정된 소정 주파수로 출력하며, 상기 소정 주파수의 전기 에너지를 갖는 RF 신호는 상기 송신 케이블(110)을 통해 송신 코일부(115)로 전달한다. 그리고, 상기 송신 코일부(115)는, 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 상기 소정 주파수의 전기 에너지를 갖는 RF 신호를 송신하며, 그에 따라 전기 에너지가 무선으로 전송된다.
상기 수신 코일부(120)는, 전술한 바와 같이, 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 상기 송신 코일부(115)에서 송신된 소정 주파수의 전기 에너지를 갖는 RF 신호를 수신하며, 이렇게 수신된 RF 신호, 즉 전기 에너지를 수신 케이블(125)을 통해 수신부(130)로 전달한다. 또한, 상기 수신부(130)는, 수신 회로 모듈(미도시)을 포함하며, 상기 수신 회로 모듈을 통해 무선으로 전송된 전기 에너지를 부하로 공급한다.
상기 수집 코일부(135)는, 상기 송신 코일부(115) 또는 상기 수신 코일부(120)와 소정의 거리(d)만큼 이격되어, 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 상기 송신 코일부(115)에서 상기 수신 코일부(120)로 전기 에너지가 전송될 시에 발생하는 누설 에너지를 수집한다. 여기서, 상기 수집 코일부(135)는, 상기 누설 에너지, 즉 전기 에너지를 공진 및 유도 방식을 이용하여 무선으로 수집한다. 즉, 상기 수집 코일부(135)는, 상기 송신 코일부(115)와 상기 수신 코일부(120) 간의 전기 에너지 전송 시에 누설되는 전기 에너지를, 상기 송신 코일부(115)와 상기 수신 코일부(120) 간의 전기 에너지 전송 방식과 같이, 공진 및 유도 방식을 이용하여 무선으로 수집한다.
이때, 상기 수집 코일부(135)는, 상기 송신 코일부(115) 또는 상기 수신 코일부(120)와의 결합 계수를 조절하여, 상기 송신 코일부(115)와 상기 수신 코일부(120) 간의 전기 에너지 전송 시에 누설되는 전기 에너지의 수집량을 조절하며, 이러한 결합 계수 조절 및 상기 누설되는 전기 에너지의 수집량 조절에 대해서는 이하의 도 2 및 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
그리고, 상기 수집 코일부(135)는, 상기 수집된 누설 에너지, 즉 전기 에너지를 수집 케이블(140)을 통해 수집부(145)로 전달하며, 상기 수집부(145)는 상기 수집된 누설 에너지를 소정 부하의 동작을 위해 요구되는 공급 에너지로 공급한다. 그러면 여기서, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 시스템에서 에너지 공급 장치의 누설 에너지 공급, 특히 상기 결합 계수 조절 및 상기 누설되는 전기 에너지의 수집량 조절에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 시스템에서 에너지 공급 장치의 누설 에너지 공급을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 2는 상기 에너지 공급 장치가 상기 결합 계수를 조절하기 위한 제1방식을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 상기 에너지 공급 장치가 상기 결합 계수를 조절하기 위한 제2방식을 개략적으로 도시한 도면이다.
우선, 도 2를 참조하면, 상기 에너지 공급 장치는, 전술한 바와 같이, 송수신 코일부(210) 간의 무선으로 전기 에너지 전송 시에 발생하는 누설 에너지를 수집하기 위해, 수집 코일부(220)가 소정의 거리(d)만큼 이격되며, 이때 상기 수집된 누설 에너지를 소정 부하의 동작을 위해 요구되는 공급 에너지로 적절하게 공급하도록, 즉 소정 부하의 동작을 위한 공급 에너지에 적응적으로 상기 수집된 누설 에너지를 공급하도록 상기 누설 에너지의 수집량을 조절한다.
여기서, 상기 에너지 공급 장치는, 상기 누설 에너지의 수집량을 조절하기 위해, 상기 송수신 코일부(210)와 상기 수집 코일부(220) 간의 결합 계수를 조절, 즉 송신 코일부와 상기 수집 코일부(220) 간의 결합 계수를 조절하거나, 또는 수신 코일부와 상기 수집 코일부(220) 간의 결합 계수를 조절한다. 이때, 상기 에너지 공급 장치는, 상기 송수신 코일부(210)와 상기 수집 코일부(220) 간의 결합 계수를 제1방식으로 조절, 다시 말해 상기 수집 코일부(220)를 xy축(240)에서 x축에 대해 회전하여, 상기 송수신 코일부(210)와 상기 수집 코일부(220) 간의 결합 계수를 조절한다. 여기서, 상기 제1방식은, 상기 수집 코일부(220)를 xy축(240)에서 x축에 대해 회전하여 상기 결합 계수를 조절하는 방식이다.
즉, 상기 에너지 공급 장치는, 상기 수집 코일부(220)를 x축에 대해 회전하여, 상기 송수신 코일부(210)와 상기 수집 코일부(220) 간의 결합 계수를 조절하며, 이때 상기 수집 코일부(220)의 회전량에 따라 상기 결합 계수가 조절되며, 그 결과 상기 송수신 코일부(210) 간의 무선으로 전기 에너지 전송 시에 발생하는 누설 에너지의 수집량을 조절한다.
이렇게 상기 에너지 공급 장치는, 상기 수집 코일부(220)의 회전량에 따라 상기 결합 계수를 조절하여, 소정 부하의 동작을 위해 요구되는 공급 에너지의 레벨로 누설 에너지의 수집량을 조절하며, 그에 따라 상기 소정 부하의 공급 에너지에 적합하게 누설 에너지를 수집한 후, 수집 케이블(230) 및 수집부를 통해 상기 수집한 누설 에너지를 상기 소정 부하의 공급 에너지로 공급한다. 즉, 상기 에너지 공급 장치는, 상기 소정 부하의 공급 에너지에 따라, 상기 수집 코일부(220)를 회전시켜 상기 결합 계수 및 상기 누설 에너지의 수집량을 조절하며, 그 결과 상기 소정 부하에 적응적으로 상기 누설 에너지를 공급 에너지로 공급한다.
다음으로, 도 3을 참조하면, 상기 에너지 공급 장치는, 전술한 바와 같이, 송수신 코일부(310) 간의 무선으로 전기 에너지 전송 시에 발생하는 누설 에너지를 수집하기 위해, 수집 코일부(320)가 소정의 거리(d)만큼 이격되며, 이때 상기 수집된 누설 에너지를 소정 부하의 동작을 위해 요구되는 공급 에너지로 적절하게 공급하도록, 즉 소정 부하의 동작을 위한 공급 에너지에 적응적으로 상기 수집된 누설 에너지를 공급하도록 상기 누설 에너지의 수집량을 조절한다.
여기서, 상기 에너지 공급 장치는, 상기 누설 에너지의 수집량을 조절하기 위해, 상기 송수신 코일부(310)와 상기 수집 코일부(320) 간의 결합 계수를 조절, 즉 송신 코일부와 상기 수집 코일부(320) 간의 결합 계수를 조절하거나, 또는 수신 코일부와 상기 수집 코일부(320) 간의 결합 계수를 조절한다. 이때, 상기 에너지 공급 장치는, 상기 송수신 코일부(310)와 상기 수집 코일부(320) 간의 결합 계수를 제2방식으로 조절, 다시 말해 상기 수집 코일부(320)를 xy축(340)에서 y축에 대해 회전하여, 상기 송수신 코일부(310)와 상기 수집 코일부(320) 간의 결합 계수를 조절한다. 여기서, 상기 제2방식은, 상기 수집 코일부(320)를 xy축(340)에서 y축에 대해 회전하여 상기 결합 계수를 조절하는 방식이다.
즉, 상기 에너지 공급 장치는, 상기 수집 코일부(320)를 y축에 대해 회전하여, 상기 송수신 코일부(310)와 상기 수집 코일부(320) 간의 결합 계수를 조절하며, 이때 상기 수집 코일부(320)의 회전량에 따라 상기 결합 계수가 조절되며, 그 결과 상기 송수신 코일부(310) 간의 무선으로 전기 에너지 전송 시에 발생하는 누설 에너지의 수집량을 조절한다.
이렇게 상기 에너지 공급 장치는, 상기 수집 코일부(320)의 회전량에 따라 상기 결합 계수를 조절하여, 소정 부하의 동작을 위해 요구되는 공급 에너지의 레벨로 누설 에너지의 수집량을 조절하며, 그에 따라 상기 소정 부하의 공급 에너지에 적합하게 누설 에너지를 수집한 후, 수집 케이블(330) 및 수집부를 통해 상기 수집한 누설 에너지를 상기 소정 부하의 공급 에너지로 공급한다. 즉, 상기 에너지 공급 장치는, 상기 소정 부하의 공급 에너지에 따라, 상기 수집 코일부(320)를 회전시켜 상기 결합 계수 및 상기 누설 에너지의 수집량을 조절하며, 그 결과 상기 소정 부하에 적응적으로 상기 누설 에너지를 공급 에너지로 공급한다.
여기서, 도 2 및 도 3에서 설명한 송수신 코일부(210,310)과 수집 코일부(220,320) 간의 결합 계수 조절을 위한 상기 수집 코일부(220,320)의 x축에 대한 회전량 및 y축에 대한 회전량에 따른 삽입 손실(insertion loss)은 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같다.
다시 말해, 송신 코일부와 수집 코일부 간의 결합 계수를 조절하기 위해, 상기 수집 코일부를 x축에 대해 회전할 경우의 상기 수집 코일부의 x축에서의 회전량, 즉 회전각(rotation angle)에 대한 삽입 손실은 도 9의 910과 같이 나타낼 수 있다. 또한, 상기 송신 코일부와 수집 코일부 간의 결합 계수를 조절하기 위해, 상기 수집 코일부를 y축에 대해 회전할 경우의 상기 수집 코일부의 y축에서의 회전량, 즉 회전각에 대한 삽입 손실은 도 9의 920과 같이 나타낼 수 있다. 아울러, 수신 코일부와 수집 코일부 간의 결합 계수를 조절하기 위해, 상기 수집 코일부를 x축에 대해 회전할 경우의 상기 수집 코일부의 x축에서의 회전량, 즉 회전각에 대한 삽입 손실은 도 10의 1010과 같이 나타낼 수 있다. 또한, 상기 수신 코일부와 수집 코일부 간의 결합 계수를 조절하기 위해, 상기 수집 코일부를 y축에 대해 회전할 경우의 상기 수집 코일부의 y축에서의 회전량, 즉 회전각에 대한 삽입 손실은 도 10의 1020과 같이 나타낼 수 있다. 여기서, 도 9 및 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 시스템의 에너지 공급 장치에서 결합 계수 조절을 위한 수집 코일부의 회전각에 따른 삽입 손실을 도시한 도면이다. 그러면 여기서, 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에너지 시스템에서 에너지 공급 장치에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에너지 시스템에서 에너지 공급 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 에너지 공급 장치는, 공진 및 유도 방식을 이용하여 무선으로 송신하고자 하는 전기 에너지를 출력하는 송신부(405), 상기 송신부(405)에서 출력되는 전기 에너지를 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 송신하는 송신 코일부(415), 상기 송신 코일부(415)로부터 무선으로 송신되는 전기 에너지를 공진 및 유도 방식을 이용하여 무선으로 중계하는 중계 코일부(480), 상기 중계 일부(480)로부터 무선으로 중계되는 전기 에너지를 공진 및 유도 방식을 이용하여 수신하는 수신 코일부(420), 상기 수신 코일부(420)에서 수신된 전기 에너지를 부하로 공급하는 수신부(430), 및 상기 송신부(405)에서 출력된 전기 에너지를 상기 송신 코일부(415)로 전달하는 송신 케이블(410)과 상기 수신 코일부(420)에서 수신된 전기 에너지를 상기 수신부(430)로 전달하는 수신 케이블(425)을 포함한다.
또한, 상기 에너지 공급 장치는, 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 전기 에너지가 상기 송신 코일부(415)에서 상기 중계부(480)를 통한 상기 수신 코일부(420)로의 전송 시에 발생하는 누설 에너지를 수집하는 수집 코일부들, 예컨대 수집 코일부1(435), 수집 코일부2(450), 및 수집 코일부3(465), 상기 수집 코일부들(435,450,465)에서 수집된 누설 에너지를 소정의 부하로 공급하는 수집부들, 예컨대 수집부1(445), 수집부2(460), 및 수집부3(475)과, 상기 수집 코일부들(435,450,465)에서 수집된 누설 에너지를 상기 수집부들(445,460,475)로 전달하는 수집 케이블들, 예컨대 수집 케이블1(440), 수집 케이블2(455), 및 수집 케이블3(475)을 포함한다. 여기서, 상기 송신 코일부(415)와 상기 수신 코일부(420), 및 상기 중계 코일부(480)는, 상기 공진 및 유도 방식뿐만 아니라 또 다른 방식을 통해 상기 전기 에너지를 무선으로 전송할 수도 있다.
상기 송신부(405)는, 송신 회로 모듈(미도시)을 포함하며, 상기 송신 회로 모듈을 통해 상기 부하로 공급하기 위한 전기 에너지를 공진 및 유도 방식을 이용하여 무선으로 송신하기 위해 미리 설정된 소정 주파수의 전기 에너지를 갖는 RF 신호를 출력한다. 즉, 상기 송신부(405)는, 전기 에너지를 갖는 RF 신호를 미리 설정된 소정 주파수로 출력하며, 상기 소정 주파수의 전기 에너지를 갖는 RF 신호는 상기 송신 케이블(410)을 통해 송신 코일부(415)로 전달한다. 그리고, 상기 송신 코일부(415)는, 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 상기 소정 주파수의 전기 에너지를 갖는 RF 신호를 송신하며, 그에 따라 전기 에너지가 무선으로 전송된다.
상기 중계 코일부(480)는, 전술한 바와 같이, 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 상기 송신 코일부(415)에서 송신된 소정 주파수의 전기 에너지를 갖는 RF 신호를 수신한 후, 상기 수신한 소정 주파수의 전기 에너지를 갖는 RF 신호를 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 중계한다. 즉, 상기 중계 코일부(480)는, 상기 송신 코일부(415)와 상기 수신 코일부(420) 간에 삽입되어, 상기 송신 코일부(415)에서 무선으로 송신된 전기 에너지를 상기 수신 코일부(420)로 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 중계한다.
상기 수신 코일부(420)는, 전술한 바와 같이, 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 상기 중계 코일부(480)에서 중계된 소정 주파수의 전기 에너지를 갖는 RF 신호를 수신하며, 이렇게 수신된 RF 신호, 즉 전기 에너지를 수신 케이블(425)을 통해 수신부(430)로 전달한다. 또한, 상기 수신부(430)는, 수신 회로 모듈(미도시)을 포함하며, 상기 수신 회로 모듈을 통해 무선으로 전송된 전기 에너지를 부하로 공급한다.
상기 수집 코일부들(435,450,465)은, 상기 송신 코일부(415), 상기 중계 코일부(480), 또는 상기 수신 코일부(420)와 소정의 거리(d)만큼 이격되어, 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 상기 송신 코일부(415)에서 상기 중계 코일부(480)를 거쳐 상기 수신 코일부(420)로 전기 에너지가 전송될 시에 발생하는 누설 에너지를 수집한다. 여기서, 상기 수집 코일부들(435,450,465)은, 상기 누설 에너지, 즉 전기 에너지를 공진 및 유도 방식을 이용하여 무선으로 수집한다. 즉, 상기 수집 코일부들(435,450,465)은, 상기 중계 코일부(480)를 통한 상기 송신 코일부(415)와 상기 수신 코일부(420) 간의 전기 에너지 전송 시에 누설되는 전기 에너지를, 상기 송신 코일부(415), 상기 중계 코일부(480), 및 상기 수신 코일부(420) 간의 전기 에너지 전송 방식과 같이, 공진 및 유도 방식을 이용하여 무선으로 수집한다.
이때, 상기 수집 코일부들(435,450,465)은, 상기 송신 코일부(415), 상기 중계 코일부(480), 또는 상기 수신 코일부(420)와의 결합 계수를 조절하여, 상기 중계 코일부(480)를 통한 상기 송신 코일부(415)와 상기 수신 코일부(420) 간의 전기 에너지 전송 시에 누설되는 전기 에너지의 수집량을 조절한다. 즉, 상기 에너지 공급 장치는, 상기 송신 코일부(415)와 상기 수집 코일부1(435) 간의 결합 계수, 상기 중계 코일부(480)와 상기 수집 코일부2(450) 간의 결합 계수, 및 상기 수신 코일부(420)와 상기 수집 코일부3(465) 간의 결합 계수를 각각 조절하여, 상기 누설되는 전기 에너지의 수집량을 각각 조절한다. 여기서, 상기 에너지 공급 장치는, 각 수집 코일부들(435,450,465)의 회전량을 조절하여 각 결합 계수들을 조절하며, 이러한 결합 계수 조절 및 상기 누설되는 전기 에너지의 수집량 조절에 대해서는 앞선 도 2 및 도 3에서 보다 구체적으로 설명하였음으로, 여기서는 그에 관한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
그리고, 상기 수집 코일부들(435,450,465)은, 상기 수집된 누설 에너지, 즉 전기 에너지를 해당하는 각 수집 케이블들(440,455,470)을 통해 해당하는 각 수집부들(445,460,475)로 전달하며, 상기 수집부들(445,460,475)은 상기 수집된 누설 에너지를 소정 부하의 동작을 위해 요구되는 공급 에너지로 공급한다. 그러면 여기서, 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에너지 시스템에서 에너지 공급 장치에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에너지 시스템에서 에너지 공급 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 5는, 앞선 도 1에서 설명한 에너지 공급 장치에서 누설 에너지를 수집하는 수집 코일부(135) 대신에 선형 도체를 통해 누설 에너지를 수집하는 에너지 공급 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 에너지 공급 장치는, 전술한 바와 같이, 공진 및 유도 방식을 이용하여 무선으로 송신하고자 하는 전기 에너지를 출력하는 송신부(505), 상기 송신부(505)에서 출력되는 전기 에너지를 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 송신하는 송신 코일부(515), 상기 송신 코일부(515)로부터 무선으로 송신되는 전기 에너지를 공진 및 유도 방식을 이용하여 수신하는 수신 코일부(520), 상기 수신 코일부(520)에서 수신된 전기 에너지를 부하로 공급하는 수신부(530), 및 상기 송신부(505)에서 출력된 전기 에너지를 상기 송신 코일부(115)로 전달하는 송신 케이블(510)과 상기 수신 코일부(520)에서 수신된 전기 에너지를 상기 수신부(530)로 전달하는 수신 케이블(525)을 포함한다.
또한, 상기 에너지 공급 장치는, 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 전기 에너지가 상기 송신 코일부(515)에서 상기 수신 코일부(520)로의 전송 시에 발생하는 누설 에너지를 수집하는 선형 도체부(535), 상기 선형 도체부(130)에서 수집된 누설 에너지를 소정의 부하로 공급하는 수집부(545), 및 상기 선형 도체부(535)에서 수집된 누설 에너지를 상기 수집부(545)로 전달하는 수집 케이블(540)을 포함한다. 여기서, 상기 송신 코일부(515)와 상기 수신 코일부(520)는, 상기 공진 및 유도 방식뿐만 아니라 또 다른 방식을 통해 상기 전기 에너지를 무선으로 전송할 수도 있다.
상기 송신부(505)는, 송신 회로 모듈(미도시)을 포함하며, 상기 송신 회로 모듈을 통해 상기 부하로 공급하기 위한 전기 에너지를 공진 및 유도 방식을 이용하여 무선으로 송신하기 위해 미리 설정된 소정 주파수의 전기 에너지를 갖는 RF 신호를 출력한다. 즉, 상기 송신부(505)는, 전기 에너지를 갖는 RF 신호를 미리 설정된 소정 주파수로 출력하며, 상기 소정 주파수의 전기 에너지를 갖는 RF 신호는 상기 송신 케이블(510)을 통해 송신 코일부(515)로 전달한다. 그리고, 상기 송신 코일부(515)는, 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 상기 소정 주파수의 전기 에너지를 갖는 RF 신호를 송신하며, 그에 따라 전기 에너지가 무선으로 전송된다.
상기 수신 코일부(520)는, 전술한 바와 같이, 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 상기 송신 코일부(515)에서 송신된 소정 주파수의 전기 에너지를 갖는 RF 신호를 수신하며, 이렇게 수신된 RF 신호, 즉 전기 에너지를 수신 케이블(525)을 통해 수신부(530)로 전달한다. 또한, 상기 수신부(530)는, 수신 회로 모듈(미도시)을 포함하며, 상기 수신 회로 모듈을 통해 무선으로 전송된 전기 에너지를 부하로 공급한다.
상기 선형 도체부(535)는, 상기 송신 코일부(515) 또는 상기 수신 코일부(520)와 소정의 거리(d)만큼 이격되어, 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 상기 송신 코일부(515)에서 상기 수신 코일부(520)로 전기 에너지가 전송될 시에 발생하는 누설 에너지를 수집한다. 여기서, 상기 선형 도체부(535)는, 상기 누설 에너지, 즉 전기 에너지를 공진 및 유도 방식을 이용하여 무선으로 수집한다. 즉, 상기 선형 도체부(535)는, 상기 송신 코일부(515)와 상기 수신 코일부(520) 간의 전기 에너지 전송 시에 누설되는 전기 에너지를, 상기 송신 코일부(515)와 상기 수신 코일부(520) 간의 전기 에너지 전송 방식과 같이, 공진 및 유도 방식을 이용하여 무선으로 수집한다.
이때, 상기 선형 코일부(535)는, 상기 송신 코일부(515) 또는 상기 수신 코일부(520)와의 결합 계수를 조절하여, 상기 송신 코일부(515)와 상기 수신 코일부(520) 간의 전기 에너지 전송 시에 누설되는 전기 에너지의 수집량을 조절하며, 이러한 결합 계수 조절 및 상기 누설되는 전기 에너지의 수집량 조절에 대해서는 이하의 도 6 및 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
그리고, 상기 선형 도체부(535)는, 상기 수집된 누설 에너지, 즉 전기 에너지를 수집 케이블(540)을 통해 수집부(545)로 전달하며, 상기 수집부(545)는 상기 수집된 누설 에너지를 소정 부하의 동작을 위해 요구되는 공급 에너지로 공급한다. 그러면 여기서, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에너지 시스템에서 에너지 공급 장치의 누설 에너지 공급, 특히 상기 결합 계수 조절 및 상기 누설되는 전기 에너지의 수집량 조절에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에너지 시스템에서 에너지 공급 장치의 누설 에너지 공급을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 6은 상기 에너지 공급 장치가 상기 결합 계수를 조절하기 위한 제1방식을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7은 상기 에너지 공급 장치가 상기 결합 계수를 조절하기 위한 제2방식을 개략적으로 도시한 도면이다.
우선, 도 6을 참조하면, 상기 에너지 공급 장치는, 전술한 바와 같이, 송수신 코일부(610) 간의 무선으로 전기 에너지 전송 시에 발생하는 누설 에너지를 수집하기 위해, 선형 도체부(620)가 소정의 거리(d)만큼 이격되며, 이때 상기 수집된 누설 에너지를 소정 부하의 동작을 위해 요구되는 공급 에너지로 적절하게 공급하도록, 즉 소정 부하의 동작을 위한 공급 에너지에 적응적으로 상기 수집된 누설 에너지를 공급하도록 상기 누설 에너지의 수집량을 조절한다.
여기서, 상기 에너지 공급 장치는, 상기 누설 에너지의 수집량을 조절하기 위해, 상기 송수신 코일부(610)와 상기 선형 도체부(620) 간의 결합 계수를 조절, 즉 송신 코일부와 상기 선형 도체부(620) 간의 결합 계수를 조절하거나, 또는 수신 코일부와 상기 선형 도체부(620) 간의 결합 계수를 조절한다. 이때, 상기 에너지 공급 장치는, 상기 송수신 코일부(610)와 상기 선형 도체부(620) 간의 결합 계수를 제1방식으로 조절, 다시 말해 상기 선형 도체부(620)를 xy축(640)에서 x축에 대해 회전하여, 상기 송수신 코일부(610)와 상기 선형 도체부(620) 간의 결합 계수를 조절한다. 여기서, 상기 제1방식은, 상기 선형 도체부(620)를 xy축(640)에서 x축에 대해 회전하여 상기 결합 계수를 조절하는 방식이다.
즉, 상기 에너지 공급 장치는, 상기 선형 도체부(620)를 x축에 대해 회전하여, 상기 송수신 코일부(610)와 상기 선형 도체부(620) 간의 결합 계수를 조절하며, 이때 상기 선형 도체부(620)의 회전량에 따라 상기 결합 계수가 조절되며, 그 결과 상기 송수신 코일부(610) 간의 무선으로 전기 에너지 전송 시에 발생하는 누설 에너지의 수집량을 조절한다.
이렇게 상기 에너지 공급 장치는, 상기 선형 도체부(620)의 회전량에 따라 상기 결합 계수를 조절하여, 소정 부하의 동작을 위해 요구되는 공급 에너지의 레벨로 누설 에너지의 수집량을 조절하며, 그에 따라 상기 소정 부하의 공급 에너지에 적합하게 누설 에너지를 수집한 후, 수집 케이블 및 수집부를 통해 상기 수집한 누설 에너지를 상기 소정 부하의 공급 에너지로 공급한다. 즉, 상기 에너지 공급 장치는, 상기 소정 부하의 공급 에너지에 따라, 상기 선형 도체부(620)를 회전시켜 상기 결합 계수 및 상기 누설 에너지의 수집량을 조절하며, 그 결과 상기 소정 부하에 적응적으로 상기 누설 에너지를 공급 에너지로 공급한다.
다음으로, 도 7을 참조하면, 상기 에너지 공급 장치는, 전술한 바와 같이, 송수신 코일부(710) 간의 무선으로 전기 에너지 전송 시에 발생하는 누설 에너지를 수집하기 위해, 선형 도체부(720)가 소정의 거리(d)만큼 이격되며, 이때 상기 수집된 누설 에너지를 소정 부하의 동작을 위해 요구되는 공급 에너지로 적절하게 공급하도록, 즉 소정 부하의 동작을 위한 공급 에너지에 적응적으로 상기 수집된 누설 에너지를 공급하도록 상기 누설 에너지의 수집량을 조절한다.
여기서, 상기 에너지 공급 장치는, 상기 누설 에너지의 수집량을 조절하기 위해, 상기 송수신 코일부(710)와 상기 선형 도체부(720) 간의 결합 계수를 조절, 즉 송신 코일부와 상기 선형 도체부(720) 간의 결합 계수를 조절하거나, 또는 수신 코일부와 상기 선형 도체부(720) 간의 결합 계수를 조절한다. 이때, 상기 에너지 공급 장치는, 상기 송수신 코일부(710)와 상기 선형 도체부(720) 간의 결합 계수를 제2방식으로 조절, 다시 말해 상기 선형 도체부(720)를 xy축(740)에서 y축에 대해 회전하여, 상기 송수신 코일부(710)와 상기 선형 도체부(720) 간의 결합 계수를 조절한다. 여기서, 상기 제2방식은, 상기 선형 도체부(720)를 xy축(740)에서 y축에 대해 회전하여 상기 결합 계수를 조절하는 방식이다.
즉, 상기 에너지 공급 장치는, 상기 선형 도체부(720)를 y축에 대해 회전하여, 상기 송수신 코일부(710)와 상기 선형 도체부(720) 간의 결합 계수를 조절하며, 이때 상기 선형 도체부(720)의 회전량에 따라 상기 결합 계수가 조절되며, 그 결과 상기 송수신 코일부(710) 간의 무선으로 전기 에너지 전송 시에 발생하는 누설 에너지의 수집량을 조절한다.
이렇게 상기 에너지 공급 장치는, 상기 선형 도체부(720)의 회전량에 따라 상기 결합 계수를 조절하여, 소정 부하의 동작을 위해 요구되는 공급 에너지의 레벨로 누설 에너지의 수집량을 조절하며, 그에 따라 상기 소정 부하의 공급 에너지에 적합하게 누설 에너지를 수집한 후, 수집 케이블 및 수집부를 통해 상기 수집한 누설 에너지를 상기 소정 부하의 공급 에너지로 공급한다. 즉, 상기 에너지 공급 장치는, 상기 소정 부하의 공급 에너지에 따라, 상기 선형 도체부(720)를 회전시켜 상기 결합 계수 및 상기 누설 에너지의 수집량을 조절하며, 그 결과 상기 소정 부하에 적응적으로 상기 누설 에너지를 공급 에너지로 공급한다.
여기서, 도 6 및 도 6에서 설명한 송수신 코일부(610,610)과 선형 도체부(620,620) 간의 결합 계수 조절을 위한 상기 선형 도체부(620,720)의 x축에 대한 회전량 및 y축에 대한 회전량에 따른 삽입 손실은 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같다.
다시 말해, 송신 코일부와 선형 도체부 간의 결합 계수를 조절하기 위해, 상기 선형 도체부를 x축에 대해 회전할 경우의 상기 선형 도체부의 x축에서의 회전량, 즉 회전각에 대한 삽입 손실은 도 11의 1110과 같이 나타낼 수 있다. 또한, 상기 송신 코일부와 선형 도체부 간의 결합 계수를 조절하기 위해, 상기 선형 도체부를 y축에 대해 회전할 경우의 상기 선형 도체부의 y축에서의 회전량, 즉 회전각에 대한 삽입 손실은 도 11의 1120과 같이 나타낼 수 있다. 아울러, 수신 코일부와 선형 도체부 간의 결합 계수를 조절하기 위해, 상기 선형 도체부를 x축에 대해 회전할 경우의 상기 선형 도체부의 x축에서의 회전량, 즉 회전각에 대한 삽입 손실은 도 12의 1210과 같이 나타낼 수 있다. 또한, 상기 수신 코일부와 선형 도체부 간의 결합 계수를 조절하기 위해, 상기 선형 도체부를 y축에 대해 회전할 경우의 상기 선형 도체부의 y축에서의 회전량, 즉 회전각에 대한 삽입 손실은 도 12의 1220과 같이 나타낼 수 있다. 여기서, 도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에너지 시스템의 에너지 공급 장치에서 결합 계수 조절을 위한 수집 코일부의 회전각에 따른 삽입 손실을 도시한 도면이다. 그러면 여기서, 도 8을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 에너지 시스템에서 에너지 공급 장치에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 에너지 시스템에서 에너지 공급 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 8은, 앞선 도 4에서 설명한 에너지 공급 장치에서 누설 에너지를 수집하는 수집 코일부들(435,450,465) 대신에 선형 도체를 통해 누설 에너지를 수집하는 에너지 공급 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 상기 에너지 공급 장치는, 공진 및 유도 방식을 이용하여 무선으로 송신하고자 하는 전기 에너지를 출력하는 송신부(805), 상기 송신부(805)에서 출력되는 전기 에너지를 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 송신하는 송신 코일부(815), 상기 송신 코일부(815)로부터 무선으로 송신되는 전기 에너지를 공진 및 유도 방식을 이용하여 무선으로 중계하는 중계 코일부(880), 상기 중계 일부(880)로부터 무선으로 중계되는 전기 에너지를 공진 및 유도 방식을 이용하여 수신하는 수신 코일부(820), 상기 수신 코일부(820)에서 수신된 전기 에너지를 부하로 공급하는 수신부(830), 및 상기 송신부(805)에서 출력된 전기 에너지를 상기 송신 코일부(815)로 전달하는 송신 케이블(810)과 상기 수신 코일부(820)에서 수신된 전기 에너지를 상기 수신부(830)로 전달하는 수신 케이블(825)을 포함한다.
또한, 상기 에너지 공급 장치는, 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 전기 에너지가 상기 송신 코일부(815)에서 상기 중계부(880)를 통한 상기 수신 코일부(820)로의 전송 시에 발생하는 누설 에너지를 수집하는 선형 도체부들, 예컨대 선형 도체부1(835), 선형 도체부2(850), 및 선형 도체부3(865), 상기 선형 도체부들(835,850,865)에서 수집된 누설 에너지를 소정의 부하로 공급하는 수집부들, 예컨대 수집부1(845), 수집부2(860), 및 수집부3(875)과, 상기 선형 도체부들(835,850,865)에서 수집된 누설 에너지를 상기 수집부들(845,860,875)로 전달하는 수집 케이블들, 예컨대 수집 케이블1(840), 수집 케이블2(855), 및 수집 케이블3(875)을 포함한다. 여기서, 상기 송신 코일부(815)와 상기 수신 코일부(820), 및 상기 중계 코일부(880)는, 상기 공진 및 유도 방식뿐만 아니라 또 다른 방식을 통해 상기 전기 에너지를 무선으로 전송할 수도 있다.
상기 송신부(805)는, 송신 회로 모듈(미도시)을 포함하며, 상기 송신 회로 모듈을 통해 상기 부하로 공급하기 위한 전기 에너지를 공진 및 유도 방식을 이용하여 무선으로 송신하기 위해 미리 설정된 소정 주파수의 전기 에너지를 갖는 RF 신호를 출력한다. 즉, 상기 송신부(805)는, 전기 에너지를 갖는 RF 신호를 미리 설정된 소정 주파수로 출력하며, 상기 소정 주파수의 전기 에너지를 갖는 RF 신호는 상기 송신 케이블(810)을 통해 송신 코일부(815)로 전달한다. 그리고, 상기 송신 코일부(815)는, 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 상기 소정 주파수의 전기 에너지를 갖는 RF 신호를 송신하며, 그에 따라 전기 에너지가 무선으로 전송된다.
상기 중계 코일부(880)는, 전술한 바와 같이, 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 상기 송신 코일부(815)에서 송신된 소정 주파수의 전기 에너지를 갖는 RF 신호를 수신한 후, 상기 수신한 소정 주파수의 전기 에너지를 갖는 RF 신호를 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 중계한다. 즉, 상기 중계 코일부(880)는, 상기 송신 코일부(815)와 상기 수신 코일부(820) 간에 삽입되어, 상기 송신 코일부(815)에서 무선으로 송신된 전기 에너지를 상기 수신 코일부(820)로 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 중계한다.
상기 수신 코일부(820)는, 전술한 바와 같이, 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 상기 중계 코일부(880)에서 중계된 소정 주파수의 전기 에너지를 갖는 RF 신호를 수신하며, 이렇게 수신된 RF 신호, 즉 전기 에너지를 수신 케이블(825)을 통해 수신부(830)로 전달한다. 또한, 상기 수신부(830)는, 수신 회로 모듈(미도시)을 포함하며, 상기 수신 회로 모듈을 통해 무선으로 전송된 전기 에너지를 부하로 공급한다.
상기 선형 도체부들(835,850,865)은, 상기 송신 코일부(815), 상기 중계 코일부(880), 또는 상기 수신 코일부(820)와 소정의 거리(d)만큼 이격되어, 상기 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 상기 송신 코일부(815)에서 상기 중계 코일부(880)를 거쳐 상기 수신 코일부(820)로 전기 에너지가 전송될 시에 발생하는 누설 에너지를 수집한다. 여기서, 상기 선형 도체부들(835,850,865)은, 상기 누설 에너지, 즉 전기 에너지를 공진 및 유도 방식을 이용하여 무선으로 수집한다. 즉, 상기 선형 도체부들(835,850,865)은, 상기 중계 코일부(880)를 통한 상기 송신 코일부(815)와 상기 수신 코일부(820) 간의 전기 에너지 전송 시에 누설되는 전기 에너지를, 상기 송신 코일부(815), 상기 중계 코일부(880), 및 상기 수신 코일부(820) 간의 전기 에너지 전송 방식과 같이, 공진 및 유도 방식을 이용하여 무선으로 수집한다.
이때, 상기 선형 도체부들(835,850,865)은, 상기 송신 코일부(815), 상기 중계 코일부(880), 또는 상기 수신 코일부(820)와의 결합 계수를 조절하여, 상기 중계 코일부(880)를 통한 상기 송신 코일부(815)와 상기 수신 코일부(820) 간의 전기 에너지 전송 시에 누설되는 전기 에너지의 수집량을 조절한다. 즉, 상기 에너지 공급 장치는, 상기 송신 코일부(815)와 상기 선형 도체부1(835) 간의 결합 계수, 상기 중계 코일부(880)와 상기 선형 도체부2(850) 간의 결합 계수, 및 상기 수신 코일부(820)와 상기 선형 도체부3(865) 간의 결합 계수를 각각 조절하여, 상기 누설되는 전기 에너지의 수집량을 각각 조절한다. 여기서, 상기 에너지 공급 장치는, 각 선형 도체부들(835,850,865)의 회전량을 조절하여 각 결합 계수들을 조절하며, 이러한 결합 계수 조절 및 상기 누설되는 전기 에너지의 수집량 조절에 대해서는 앞선 도 6 및 도 7에서 보다 구체적으로 설명하였음으로, 여기서는 그에 관한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
그리고, 상기 선형 도체부들(835,850,865)은, 상기 수집된 누설 에너지, 즉 전기 에너지를 해당하는 각 수집 케이블들(840,855,870)을 통해 해당하는 각 수집부들(845,860,875)로 전달하며, 상기 수집부들(845,860,875)은 상기 수집된 누설 에너지를 소정 부하의 동작을 위해 요구되는 공급 에너지로 공급한다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (16)

  1. 에너지 시스템에서 에너지 공급 장치에 있어서,
    제1부하로 공급하기 위한 전기 에너지를 출력하는 송신부;
    상기 송신부로부터 출력되는 전기 에너지를 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 송신하는 송신 코일부;
    상기 송신 코일부로부터 무선으로 송신되는 전기 에너지를 상기 공진 및 유도 방식을 통해 수신하는 수신 코일부;
    상기 수신 코일부에서 수신되는 전기 에너지를 상기 제1부하로 공급하는 수신부;
    상기 송신 코일부와 상기 수신 코일부 간 상기 전기 에너지의 송수신 시에 발생하는 누설 에너지를 무선으로 수집하는 수집 코일부; 및
    상기 수집 코일부에서 수집되는 누설 에너지를 제2부하로 공급하는 수집부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수집 코일부는, x축 및 y축 중 하나의 축에 대해 회전하여 상기 송신 코일부와의 결합 계수를 조절하며, 상기 결합 계수에 상응하여 상기 누설 에너지의 수집량을 조절하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수집 코일부는, 상기 제2부하의 동작을 위한 공급 에너지를 바탕으로 상기 하나의 축에 대한 회전량을 조절하고, 상기 회전량에 상응한 상기 결합 계수의 조절을 통해 상기 누설 에너지의 수집량을 조절하며;
    상기 수집부는, 상기 누설 에너지의 수집량을 상기 공급 에너지로 상기 제2부하에게 공급하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수집 코일부는, x축 및 y축 중 하나의 축에 대해 회전하여 상기 수신 코일부와의 결합 계수를 조절하며, 상기 결합 계수에 상응하여 상기 누설 에너지의 수집량을 조절하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수집 코일부는, 상기 제2부하의 동작을 위한 공급 에너지를 바탕으로 상기 하나의 축에 대한 회전량을 조절하고, 상기 회전량에 상응한 상기 결합 계수의 조절을 통해 상기 누설 에너지의 수집량을 조절하며;
    상기 수집부는, 상기 누설 에너지의 수집량을 상기 공급 에너지로 상기 제2부하에게 공급하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 송신 코일부로부터 무선으로 송신되는 전기 에너지를 상기 공진 및 유도 방식을 통해 상기 수신 코일부로 중계하는 중계 코일부;를 더 포함하며;
    상기 수신 코일부는, 상기 중계 코일부로부터 무선으로 중계되는 전기 에너지를 수신하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수집 코일부는, x축 및 y축 중 하나의 축에 대해 회전하여 상기 중계 코일부와의 결합 계수를 조절하며, 상기 결합 계수에 상응하여 상기 누설 에너지의 수집량을 조절하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수집 코일부는, 상기 제2부하의 동작을 위한 공급 에너지를 바탕으로 상기 하나의 축에 대한 회전량을 조절하고, 상기 회전량에 상응한 상기 결합 계수의 조절을 통해 상기 누설 에너지의 수집량을 조절하며;
    상기 수집부는, 상기 누설 에너지의 수집량을 상기 공급 에너지로 상기 제2부하에게 공급하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급 장치.
  9. 에너지 시스템에서 에너지 공급 장치에 있어서,
    제1부하로 공급하기 위한 전기 에너지를 출력하는 송신부;
    상기 송신부로부터 출력되는 전기 에너지를 공진 및 유도 방식을 통해 무선으로 송신하는 송신 코일부;
    상기 송신 코일부로부터 무선으로 송신되는 전기 에너지를 상기 공진 및 유도 방식을 통해 수신하는 수신 코일부;
    상기 수신 코일부에서 수신되는 전기 에너지를 상기 제1부하로 공급하는 수신부;
    상기 송신 코일부와 상기 수신 코일부 간 상기 전기 에너지의 송수신 시에 발생하는 누설 에너지를 무선으로 수집하는 선형 도체부; 및
    상기 선형 도체부에서 수집되는 누설 에너지를 제2부하로 공급하는 수집부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 선형 도체부는, x축 및 y축 중 하나의 축에 대해 회전하여 상기 송신 코일부와의 결합 계수를 조절하며, 상기 결합 계수에 상응하여 상기 누설 에너지의 수집량을 조절하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 선형 도체부는, 상기 제2부하의 동작을 위한 공급 에너지를 바탕으로 상기 하나의 축에 대한 회전량을 조절하고, 상기 회전량에 상응한 상기 결합 계수의 조절을 통해 상기 누설 에너지의 수집량을 조절하며;
    상기 수집부는, 상기 누설 에너지의 수집량을 상기 공급 에너지로 상기 제2부하에게 공급하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 선형 도체부는, x축 및 y축 중 하나의 축에 대해 회전하여 상기 수신 코일부와의 결합 계수를 조절하며, 상기 결합 계수에 상응하여 상기 누설 에너지의 수집량을 조절하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 선형 도체부는, 상기 제2부하의 동작을 위한 공급 에너지를 바탕으로 상기 하나의 축에 대한 회전량을 조절하고, 상기 회전량에 상응한 상기 결합 계수의 조절을 통해 상기 누설 에너지의 수집량을 조절하며;
    상기 수집부는, 상기 누설 에너지의 수집량을 상기 공급 에너지로 상기 제2부하에게 공급하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 송신 코일부로부터 무선으로 송신되는 전기 에너지를 상기 공진 및 유도 방식을 통해 상기 수신 코일부로 중계하는 중계 코일부;를 더 포함하며;
    상기 수신 코일부는, 상기 중계 코일부로부터 무선으로 중계되는 전기 에너지를 수신하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 선형 도체부는, x축 및 y축 중 하나의 축에 대해 회전하여 상기 중계 코일부와의 결합 계수를 조절하며, 상기 결합 계수에 상응하여 상기 누설 에너지의 수집량을 조절하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 선형 도체부는, 상기 제2부하의 동작을 위한 공급 에너지를 바탕으로 상기 하나의 축에 대한 회전량을 조절하고, 상기 회전량에 상응한 상기 결합 계수의 조절을 통해 상기 누설 에너지의 수집량을 조절하며;
    상기 수집부는, 상기 누설 에너지의 수집량을 상기 공급 에너지로 상기 제2부하에게 공급하는 것을 특징으로 하는 에너지 공급 장치.
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