KR20170000037A - 무선으로 전력 충전이 가능한 이동체의 제어장치 및 방법 - Google Patents

무선으로 전력 충전이 가능한 이동체의 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

무선으로 전력 충전이 가능한 이동체의 제어장치 및 방법을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 복수의 내부코일을 포함하며, 자기장을 수신하여 전압을 생산하는 전력생산 코일을 포함하는 이동체의 제어장치에 있어서, 상기 전력생산 코일에 포함된 복수의 내부코일 생산한 각각의 전압을 지속적으로 수신하는 수신부와 상기 수신부가 가장 최근에 수신한 각각의 전압을 상호간에 비교하며, 상기 수신부가 가장 최근에 수신한 각각의 전압의 총 합을 상기 수신부가 가장 최근에 수신한 각각의 전압 직전에 수신한 전압의 총 합과 비교하는 비교부 및 상기 비교부의 비교결과에 따라, 상기 이동체 또는 상기 전력생산 코일의 방향 및 상기 이동체의 위치를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체 제어장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.

Description

무선으로 전력 충전이 가능한 이동체의 제어장치 및 방법{Method and Apparatus for Controlling Moving Object Capable of Charging Power Wireless}
본 실시예는 무선으로 전력을 충전할 수 있는 이동체를 제어할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
무선 전력 전송이란 종래의 유선으로 된 전력선 대신 무선으로 가전기기나 전기 자동차 등에 전원을 공급하는 기술을 말하며, 사용자의 전기사용 편의성 증대, 감전에 대한 위험 감소, 주변 미관 조성 등의 장점으로 인해 여러 형태의 무선전력전송이 개발되고 있다. 특히, 사용자의 편의성을 극대화할 수 있는 장거리 무선전력전송에 대한 관심이 증가하면서 이와 관련된 연구도 활발히 진행되고 있다.
무선 충전 기술 중 자기유도 방식은 무선전력 송신장치에서 교번하는 자기장을 발생시키고, 이를 통해 무선전력 수신장치에서 자기장의 변화에 따라 기전력이 유도되게 함으로써 에너지를 전달한다.
종래의 전기를 동력으로 하는 이동체(비행기, 철도, 잠수함, 자동차 등)에 전력을 공급하기 위해서는 진행하던 궤도를 이탈하여 정지를 한 후, 배터리를 교환하거나 또는 충전을 하는 방식이 적용되어 왔다. 그러나 진행하던 궤도를 이탈하여 이동체의 운행을 멈추는 방식은 충전에 불편이 따르고, 충전시간도 길어지는 한계를 갖는다.
본 실시예는, 전기를 동력으로 하는 이동체가 진행하던 궤도를 이탈하여 정지를 하지 않고 이동 중에 무선으로 전력을 충전할 수 있도록 하며, 이동 중에 전력을 충전함에 있어, 이동체가 최적의 충전을 할 수 있도록 이동체를 제어하는 장치 및 방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 복수의 내부코일을 포함하며, 자기장을 수신하여 전압을 생산하는 전력생산 코일을 포함하는 이동체의 제어장치에 있어서, 상기 전력생산 코일에 포함된 복수의 내부코일 생산한 각각의 전압을 지속적으로 수신하는 수신부와 상기 수신부가 가장 최근에 수신한 각각의 전압을 상호간에 비교하며, 상기 수신부가 가장 최근에 수신한 각각의 전압의 총 합을 상기 수신부가 가장 최근에 수신한 각각의 전압 직전에 수신한 전압의 총 합과 비교하는 비교부 및 상기 비교부의 비교결과에 따라, 상기 이동체 또는 상기 전력생산 코일의 방향 및 상기 이동체의 위치를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체 제어장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예의 일 측면에 따르면, 전기를 동력으로 하는 이동체가 이동중에 무선으로 전력을 충전함에 있어, 이동체 또는 전력을 생산하는 코일의 방향, 위치 등을 제어함으로써, 이동체 내에서 최적으로 전력을 생산할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기공명 코일을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력생산 코일을 도시한 도면이다.
도 4는 자기 공명 코일을 기준으로 본 발명의 일 실시예에 따른 전력생산 코일의 위치를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체 또는 전력생산 코일의 위치와 방향을 제어하기 이전의 이동체의 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 구성을 도식화한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선충전 시스템을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 자기공명 코일의 형태를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 각각의 코일에 입력되는 전류를 도시한 그래프이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템은 자기공명 코일(110, 113, 116), 제어장치(120) 및 전력생산 코일(130)을 포함한다.
자기공명 코일(110, 113, 116)은 자기장을 방사하여 일정한 자기장 통로(Path)를 형성하는 역할을 한다. 자기공명 코일(110, 113, 116)은 전원(미도시)으로부터 전류를 수신하여 자기장을 방사하며, 방사하는 자기장이 일정한 자기장 통로를 형성한다. 이때, 자기공명 코일(110, 113, 116)은 원형의 형상을 가질 수 있으며, 자기장을 자기공명 코일에 수직하는 방향(x축 방향)으로 방사한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기공명 코일을 도시한 도면이다.
자기공명 코일(110, 113, 116)은 도 2a에 도시된 바와 같이 코일만으로 구성될 수 있으며, 도 2b에 도시된 바와 같이 코일의 하부에 일정한 간격을 두고 코어(210)가 배치될 수 있다. 코일의 하부에 코어(210)를 배치하면 코일 내부의 자기저항이 줄어들게 되어 코일로부터 발생하는 자속 밀도가 증가한다.
코어는 균등하게 배치될 수 있다. 코어는 코일 하부에 균등히 배치되며 코일의 중심을 기준으로 방사형으로 배치됨으로써, 코일에서 방사되는 자기장이 방향과 무관하게 어느 정도 일정한 크기를 갖는다.
코어는 코일의 하부에 일정한 개수를 배치할 수 있다. 코어의 개수 또한 코일을 구성하는 권선 횟수와 마찬가지로 급전장치가 전력 전송을 위해 얼마나 강한 자기장을 전송해야 하는지에 따라 달라진다. 코어의 개수가 증가할수록 코일에서 발생하는 자기장은 강해진다.
이때 코어는 바(Bar)타입의 형태를 가질 수 있으며, 코어의 한쪽 끝 또는 양쪽 끝 모두가 돌출될 수 있다. 이렇게 돌출됨에 따라 코일이 방사하는 자기장이 강해진다.
자기공명 코일은 이동체(140)의 종류에 따라 공중에 설치될 수 있고, 지상에 설치될 수 있으며, 수중에 설치될 수 있다. 또한 자기공명 코일은 이동체(140)의 종류에 따라 하나가 설치될 수 있으며, 복수 개가 설치될 수 있다. 또한 도심과 같이 많은 건물이 존재하는 곳에서는 각각의 자기공명 코일은 각각의 건물에 설치될 수 있다.
도 1에서는 자기공명 코일의 하나의 세트(110, 113, 116)만이 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 자기공명 코일이 여러 세트가 구비되어 있을 수 있으며, 이에 따라 각각의 이동체는 서로 간의 충돌 또는 이동구간의 간섭없이 각각 하나의 자기공명 코일 세트를 이용하여 충전될 수 있다.
전기를 동력으로 하는 이동체(140)는 이동체(140) 자신의 충전전압을 확인할 수 있으며, 이에 따라 충전전압이 기 설정된 수치 이하로 떨어지면 무선 충전 시스템이 구비된 장소로 이동하게 된다. 이때, 이동체(140)는 무선 충전 시스템이 구비된 장소에 대한 정보(예를 들어, 무선 충전 시스템의 위치, 자기공명 코일이 설치된 고도 등)를 저장하고 있어 전술한 정보에 따라 무선 충전 시스템이 구비된 장소로 이동한다.
제어장치(120)는 이동체의 내부에 구비된 것으로서, 전력생산 코일(130)로부터 발생한 전압을 수신하여 이동체 또는 전력생산 코일(130)을 제어하는 역할을 한다. 이에 대한 자세한 설명은 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
전력생산 코일(130)은 이동체에 포함되거나 부착되어 있으며, 자기공명 코일로부터 발생한 자기장을 수신하여, 수신한 자기장을 이용해 전원(전압)을 유도한다. 이렇게 유도된 전압은 전력생산 코일(130)과 연결된 제어장치(120)로 전송된다. 또한 전력생산 코일(130)은 내부에 복수 개의 내부코일을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력생산 코일을 도시한 도면이다.
도 3a와 도 3b를 참조하면, 전력생산 코일(130)은 내부에 복수 개의 내부코일(310 내지 340)을 포함한다. 각각의 내부코일은 자기공명 코일로부터 방사되는 자기장을 수신하여 각각 전압(V11, V12, V21, V22)을 생산하며, 이를 제어장치로 전송한다. 각각의 내부코일(310 내지 340)이 생산한 전압은 정류기(350)를 거쳐 정류되며, 각각의 내부코일(310 내지 340)은 직렬연결되어 있기 때문에 각각의 내부코일이 생산한 총 전압(VS)을 파악할 수 있다. 전력생산 코일(130)의 중심을 기준으로 내부코일이 어디에 위치하는지에 따라 생산하는 전압이 어떻게 달라지는지는 도 4를 참조하여 설명하기로 한다. 도 3에는 전력생산 코일의 내부코일로 4개의 코일이 포함된 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
도 4는 자기 공명 코일을 기준으로 본 발명의 일 실시예에 따른 전력생산 코일의 위치를 나타낸 도면이다.
도 4a와 같이 전력생산 코일이 자기 공명 코일(110, 113, 116)의 중심에 위치하고 있다. 이때, 자기공명 코일의 인덕턴스, 전력생산 코일의 인덕턴스, 자기공명 코일과 전력생산 코일 간의 상호 인덕턴스 및 결합계수를 표 1과 같이 설정을 한다면, 각각의 내부 코일의 상호 인턱턴스와 내부코일의 인덕턴스는 다음과 같이 시뮬레이션된다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
전력생산 코일이 자기 공명 코일(110, 113, 116)의 중심에 위치하고 있기 때문에, 자기공명 코일과 각각의 내부코일(310 내지 340) 간의 상호 인덕턴스와 각각의 내부코일(310 내지 340)의 인덕턴스는 동일하게 얻어진다. 이에 따라 각각의 내부코일(310 내지 340)과 자기공명 코일간의 결합계수도 동일한 값을 가지며, 따라서 각각의 내부코일(310 내지 340)은 동일한 유도전압이 발생하게 된다.
반면, 도 4b는 전력생산 코일이 자기 공명 코일(110, 113, 116)의 중심에서 이탈한 위치에 있는 것을 도시하고 있다. 이때, 자기공명 코일의 인덕턴스, 전력생산 코일의 인덕턴스, 자기공명 코일과 전력생산 코일 간의 상호 인덕턴스 및 결합계수를 표 4과 같이 설정을 한다면, 각각의 내부 코일의 상호 인턱턴스와 내부코일의 인덕턴스는 다음과 같이 시뮬레이션된다.
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
각각의 내부코일(310 내지 340)의 인덕턴스는 동일하게 얻어지지만, 자기공명 코일과 각각의 내부코일(310 내지 340) 간의 상호 인덕턴스는 각각의 내부코일(310 내지 340)마다 다르게 얻어진다. 이에 따랏 각각의 내부전압(310 내지 340)에서 발생하는 유도전압은 서로 달라진다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체 또는 전력생산 코일의 위치와 방향을 제어하기 이전의 이동체의 모습을 도시한 도면이다.
도 5a는 이동체 및 전력생산 코일이 자기공명 코일의 중심을 기준으로 벗어나 있는 모습을 도시한 도면이다. 자기공명 코일에서 방사되는 자기장의 크기는 거리에 따라 2승 ~ 3승 수준에서 감소한다. 전력생산 코일이 자기공명 코일의 중심을 벗어나는 경우, 자기공명 코일과 가까워지는 전력생산 코일의 특정 내부코일이 수신하는 자기장의 세기는 자기공명 코일의 중심에서 수신하는 자기장의 세기보다 증가하지만, 자기공명 코일과 멀어지는 전력생산 코일의 특정 내부코일이 수신하는 자기장의 세기는 증가하는 자기장의 세기보다 더 큰 폭으로 감소하게 된다. 이러한 점을 고려할 때, 전력생산 코일의 내부코일에서 생산하는 전압의 총 합은 전력생산 코일이 자기공명 코일의 중심에 위치할 때 가장 커진다. 따라서 도 5a와 같이 이동체 및 전력생산 코일이 자기공명 코일의 중심을 기준으로 벗어나 있는 경우, 제어장치는 이동체 및 전력생산 코일이 자기공명 코일의 중심에 위치하도록 제어한다.
도 5b는 전력생산 코일이 y축을 기준으로 자기공명 코일의 xz 평면상의 방향과 다른 방향을 향해있는 모습을 도시한 도면이다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 전력생산 코일이 자기공명 코일의 방향과 다른 방향을 향해있는 경우, 전력생산 코일을 통과하는 자기력선의 수가 감소함에 따라, 전력생산 코일을 통과하는 자기장이 작아져 생산되는 전압의 크기가 작아지게 된다. 따라서 제어장치는 전력생산 코일 또는 이동체의 방향을 제어하여 전력생산 코일이 자기공명 코일의 방향과 동일한 방향을 향하도록 제어하여, 전력생산 코일로부터 생산되는 전압이 최대가 되도록 제어한다.
도 5a와 도 5b는 이동체를 비행기로 도시를 하였으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 구성을 도식화한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치(120)는 수신부(610), 비교부(620) 및 제어부(630)를 포함하여 구성될 수 있다.
수신부(610)는 전력생산 코일에 포함된 각각의 내부코일이 생산한 전압을 지속적으로 수신하는 역할을 한다. 전력생산 코일에 포함된 내부코일이 생산한 각각의 전압을 수신하며, 내부코일이 생산한 각각의 전압의 총 합과 동일한 전력생산 코일에서 생산된 전압을 수신한다.
비교부(620)는 내부코일이 생산한 각각의 전압 간에 비교를 하며, 수신부가 가장 최근에 수신한 전력생산 코일에서 생산한 전압을 바로 직전에 수신한 전력생산 코일에서 생산한 전압의 총합을 비교한다.
먼저, 비교부는 수신부가 가장 최근에 수신한 전력생산 코일에서 생산한 전압을 바로 직전에 수신한 전력생산 코일에서 생산한 전압과 비교한다. 비교부가 비교를 함에 있어, 바로 직전에 수신한 전력생산 코일이 생산한 전압을 피드백(Feedback) 받아, 수신부로부터 수신한 가장 최근에 전력생산 코일이 생산한 전압과 비교를 한다.
이후, 비교부는 내부코일이 생산한 각각의 전압 간을 비교한다. 전력생산 코일 내의 각각의 내부코일이 생산한 전압 간을 비교하여, 어떤 내부코일이 생산한 전압이 크고 어떤 내부코일이 생산한 전압이 작은지 여부를 판단한다.
제어부(630)는 비교부의 비교 결과에 따라 이동체 또는 전력생산 코일의 방향과 위치를 제어한다.
먼저, 제어부는 전력생산 코일을 최적의 방향으로 제어하기 위해, 지속적으로 이동체 또는 전력생산 코일의 방향이 변경되도록 제어하며, 이에 수신부는 전력생산 코일이 생산한 전압을 지속적으로 수신하게 된다. 제어부는 수신부가 가장 최근에 수신한 전력생산 코일이 생산한 전압을 바로 직전에 수신한 전력생산 코일이 생산한 전압과 비교한 결과에 따라 이동체 또는 전력생산 코일의 방향을 제어한다. 전력생산 코일의 방향이 자기공명 코일과 일치하는 경우에 전력생산 코일에서 생산되는 전압이 최대가 되기 때문에, 제어부는 양자를 비교한 후, 더 큰 전압이 수신부로 수신된 때의 방향으로 제어한다. 이러한 방식으로 가장 최근의 전압과 바로 직전 전압을 지속적으로 비교한 후, 제어부는 이동체 또는 전력생산 코일을 가장 큰 전압이 수신부로 수신된 때의 방향으로 제어한다.
이후, 제어부는 전력생산 코일이 자기공명 코일의 중심에서 벗어난 경우, 전력생산 코일이 자기공명 코일의 중심에 오도록 이동체의 위치를 제어한다. 전력생산 코일이 자기공명 코일의 중심에 위치하지 않는 경우, 각각의 내부코일은 서로 다른 값의 전압을 생산하게 되며, 전력생산 코일이 자기공명 코일의 중심에 위치하는 경우, 각각의 내부코일은 서로 동일한 값의 전압을 생산하게 된다. 따라서 제어부는 비교부의 각각의 내부코일이 생산한 전압을 비교한 결과, 각각의 내부코일이 생산한 전압이 서로 다른 경우, 더 작은 전압을 생산한 내부코일의 방향으로 이동하도록 이동체의 위치를 제어한다. 이렇게 제어하는 이유는, 전술한 바와 같이, 자기공명 코일과 가까이 위치한 내부코일은 더 큰 전압을 생산하며, 자기공명 코일과 멀리 위치한 내부코일은 더 작은 전압을 생산하기 때문에, 전력생산 코일은 자기공명 코일의 중심에서 더 큰 전압을 생산한 내부코일의 방향으로 치우쳐 있기 때문이다. 이와 같이, 각각의 내부코일과 자기공명 코일간의 상대적인 위치를 이용하여 이동체의 위치를 제어한다.
또한, 제어부는 전력생산 코일에서 유도되는 전압의 총량을 저장하고 있을 수 있다. 전력생산 코일이 자기공명 코일의 중심에서 벗어나 있음에도 불구하고, 우연히 상호간의 거리 및 위치에 따라 각각의 내부코일에서 생산되는 전압의 비가 같아질 수 있는 경우가 발생할 수 있다. 이를 방지하고자, 제어부는 전력생산 코일에서 유도되는 전압의 총량을 저장하고 있으며, 각각의 내부코일에서 생산되는 전압들의 총 합과 저장되어 있는 전압의 총량을 비교하여 전력생산 코일이 자기공명 코일의 중심에 위치하고 있는지 여부를 파악할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제어부는 먼저 이동체 또는 전력생산 코일의 방향을 제어한 후, 이동체의 위치를 제어한다.
도 6에 도시된 제어장치에 포함된 각 구성요소는 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작한다. 이러한 구성요소는 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체 제어방법을 도시한 순서도이다.
복수의 내부코일이 자기공명 코일로부터 발생한 자기장을 수신한다(S710). 전력생산 코일에 포함된 복수의 내부코일 각각이 자기공명 코일로부터 발생한 자기장을 수신하여 전압을 생산한다. 이때, 각각의 내부코일은 자기공명 코일의 중심을 기준으로 전력생산 코일이 어디에 위치하는지 여부에 따라 발생하는 전압이 동일할 수 있고, 서로 상이할 수 있다.
복수의 내부 코일로부터 발생하는 전압의 합을 파악하고, 이를 비교하여 이동체의 방향을 제어한다(S720). 비교부는 가장 최근에 수신한 내부코일이 생산한 각각의 전압의 총 합과 바로 직전에 수신한 각각의 전압의 총 합을 비교하고, 제어부는 비교 결과에 따라 더 큰 전압이 수신된 때의 이동체 또는 전력수신 코일의 방향으로 위치하도록 이동체 또는 전력수신 코일을 제어한다.
복수의 내부 코일로부터 발생하는 각각의 전압을 파악하고 이를 비교하여 이동체의 자기공명 코일 내에서의 위치를 제어한다(S730). 비교부는 내부 코일이 생산한 각각의 전압을 비교하고, 제어부는 비교부의 비교 결과 더 작은 전압을 생산한 내부 코일이 위치한 방향으로 이동체가 이동하도록 이동체의 위치를 제어한다.
도 7에서는 과정 S710 내지 과정 S730을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 7에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 과정 S710 내지 과정 S730 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 7은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 7에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선충전 시스템을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 무선충전 시스템은 자기공명 코일(810, 815), 제어장치(820) 및 전력생산 코일(830)을 포함한다.
도 8a에 도시된 자기공명 코일(810)과 도 8b에 도시된 자기공명 코일(815)은 자기장을 방사하여 일정한 자기장 통로(Path)를 형성하는 역할을 한다. 자기공명 코일(810, 815)은 전원(미도시)으로부터 전류를 수신하여 자기장을 방사하며, 방사하는 자기장이 일정한 자기장 통로를 형성한다. 자기공명 코일(810, 815)은 자기장을 자기공명 코일에 수직하는 방향(y축 방향)으로 방사한다. 자기공명 코일(810, 815)은 복수의 코일로 구성되며, 각각의 코일은 서로 다른 위치에 배치된다. 자기공명 코일(810, 815)은 중앙에 원형(810) 또는 사각형(815) 등의 형태를 갖는 공통영역이 생기도록 복수의 코일을 배치한다. 이는 도 9를 참조하여 자세히 설명한다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 자기공명 코일의 형태를 도시한 도면이다.
자기공명 코일(810, 815)은 한쪽에 모서리부를 갖는 코일을 복수 개를 겹쳐 배치하며, 중앙에 전술한 대로 공통영역이 생기도록 배치한다. 자기공명 코일(810)은 모서리부를 갖는 코일 각각(910 내지 940)을 모서리부가 바깥쪽으로 향하도록 배치함으로써 중앙에 원형의 공통영역이 생기도록 하며, 자기공명 코일(815)는 모서리부를 갖는 코일 각각(910 내지 940)을 모서리부가 안쪽으로 향하도록 배치함으로써 중앙에 사각형의 공통영역이 생기도록 한다. 자기공명 코일(810, 815)를 구성하는 각각의 코일(910 내지 940)이 모서리부를 구비함으로써, 중앙의 공통영역이 보다 넓은 영역을 가지며, 각각의 코일이 겹쳐져 있음에도 각각의 코일의 구별이 용이해진다.
자기공명 코일(810, 815)을 구성하는 각각의 코일(910 내지 940)은 각각 시간에 따라 다른 전류를 수신한다. 이는 도 10을 참조하여 자세히 설명한다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 각각의 코일에 입력되는 전류를 도시한 그래프이다.
도 10a는 코일(910)에 시간에 따라 유입되는 전류의 그래프를 나타낸다. 기준주기(TR) 내에서 코일(910)에 유입되는 전류는 t1에서 상대적으로 큰 진폭을 갖는 전류가 유입되며, t2 내지 t4에서는 t1보다 상대적으로 작은 진폭을 갖는 전류가 유입된다. 도 10b 내지 도 10d도 각각 코일(920 내지 940)에 유입되는 전류의 그래프이다. 코일(920)은 t2에서, 코일(930)은 t3에서, 코일(940)은 t4에서 상대적으로 큰 진폭을 갖는 전류가 유입된다. 이와 같이 유입되는 전류의 진폭을 달리함으로써, 전력생산 코일(830)에서 생산되는 전압의 진폭으로부터 이동체(840)의 위치를 측정할 수 있게 된다. 즉, 어느 시간대에 가장 큰 전압의 진폭을 갖는지에 따라 어떠한 코일에 가까이 있는지 알 수 있으므로, 이동체(840)의 위치를 측정할 수 있다.
자기공명 코일은 이동체(840)의 종류에 따라 공중에 설치될 수 있고, 지상에 설치될 수 있으며, 수중에 설치될 수 있다.
전기를 동력으로 하는 이동체(840)는 이동체(840) 자신의 충전전압을 확인할 수 있으며, 이에 따라 충전전압이 기 설정된 수치 이하로 떨어지면 무선 충전 시스템이 구비된 장소로 이동하게 된다. 이때, 이동체(140)는 무선 충전 시스템이 구비된 장소에 대한 정보(예를 들어, 무선 충전 시스템의 위치, 자기공명 코일이 설치된 고도, 자기공명 코일 내의 각각의 코일의 위치 등)를 저장하고 있어 전술한 정보에 따라 무선 충전 시스템이 구비된 장소로 이동한다.
제어장치(820)는 자기공명 코일(810, 815)의 각각의 코일(910 내지 940)에 전류를 공급하는 전원으로부터 시간에 따른 전류신호를 수신하며, 전력생산 코일(830)로부터 생산된 전압을 수신하여 이동체(840)의 위치를 제어하는 역할을 한다.
전력생산 코일(830)은 이동체에 포함되거나 부착되어 있으며, 자기공명 코일(810, 815)로부터 발생한 자기장을 수신하여, 수신한 자기장을 이용해 전원(전압)을 유도한다. 이렇게 유도된 전압은 전력생산 코일(830)과 연결된 제어장치(820)로 전송된다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110, 113, 116: 자기공명 코일 120: 제어장치
130: 전력생산 코일 140: 이동체
210: 코어 310 내지 340: 내부코일
610: 수신부 620: 비교부
630: 제어부 810, 815: 자기공명 코일
820: 제어장치 830: 전력생산 코일
910, 920, 930, 940: 코일

Claims (3)

  1. 복수의 내부코일을 포함하며, 자기장을 수신하여 전압을 생산하는 전력생산 코일을 포함하는 이동체의 제어장치에 있어서,
    상기 전력생산 코일에 포함된 복수의 내부코일이 생산한 각각의 전압을 지속적으로 수신하는 수신부;
    상기 수신부가 가장 최근에 수신한 각각의 전압을 상호간에 비교하며, 상기 수신부가 가장 최근에 수신한 각각의 전압의 총 합을 상기 수신부가 가장 최근에 수신한 각각의 전압 직전에 수신한 전압의 총 합과 비교하는 비교부; 및
    상기 비교부의 비교결과에 따라, 상기 이동체 또는 상기 전력생산 코일의 방향 및 상기 이동체의 위치를 제어하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 비교부의 수신부가 가장 최근에 수신한 각각의 전압 상호간의 비교 결과에 따라 상기 이동체 또는 전력생산 코일의 방향을 제어하며, 상기 비교부의 상기 수신부가 가장 최근에 수신한 각각의 전압의 총 합을 상기 수신부가 가장 최근에 수신한 각각의 전압 직전에 수신한 전압의 총 합과 비교한 결과에 따라 상기 이동체의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 이동체 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 비교부의 수신부가 가장 최근에 수신한 각각의 전압 상호간의 비교 결과에 따라 생산한 전압의 크기가 작은 내부코일이 위치하는 방향으로 이동체가 위치하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이동체 제어장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013070571A (ja) * 2011-09-26 2013-04-18 Minebea Co Ltd 自走電子装置
JP2013215036A (ja) * 2012-04-02 2013-10-17 Sharp Corp 充電誘導装置、電子機器、充電誘導プログラムおよび記録媒体

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013070571A (ja) * 2011-09-26 2013-04-18 Minebea Co Ltd 自走電子装置
JP2013215036A (ja) * 2012-04-02 2013-10-17 Sharp Corp 充電誘導装置、電子機器、充電誘導プログラムおよび記録媒体

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180000396A (ko) * 2016-06-22 2018-01-03 한국과학기술원 인체 안전성을 갖는 급집전 장치

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