KR20190137897A - 연장 가능한 도어 손잡이를 위한 원격 전력 공급 장치, 위치 센서 및 무선 통신 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자기 유도를 통해, 사전 결정된 경로(33)를 따라서 1차 모듈과 관련하여 움직일 수 있는 2차 모듈에 원격으로 전력을 공급하기 위한 디바이스에 관한 것이다. 1차 모듈의 1차 코일(22a, 22b) 및 2차 모듈의 2차 코일(32)의 유익한 배열은 또한 디바이스가 2차 모듈의 위치를 추정하는 것을 가능하게 한다. 1차 코일은,
Figure pct00029
1차 코일이 그 각각의 축을 따라서 동일한 방향으로 배향된 각각의 자기장을 형성하도록;
Figure pct00030
움직임 동안, 제1의 1차 코일(22a)과 2차 코일(32) 사이의 유도 결합이 제2의 1차 코일(22b)과 2차 코일(32) 사이의 유도 결합과는 반대 방식으로 변화되도록; 그리고
Figure pct00031
1차 코일과 2차 코일 사이에 존재하는 총 유도 결합이 2차 코일의 위치에 관계없이 실질적으로 일정하도록 배열된다.

Description

연장 가능한 도어 손잡이를 위한 원격 전력 공급 장치, 위치 센서 및 무선 통신 디바이스
본 발명은 에너지 전송, 위치 센서 및 무선 통신 기능에 적용되는 전자기 유도의 분야에 속한다. 본 발명은 특히 자동차 도어의 전개 가능한 손잡이(deployable handle)를 위한 원격 전력 공급 장치, 위치 측정 및 무선 통신 디바이스에 관한 것이다.
자동차에서, 도어를 위한 전개 가능한 손잡이를 사용하는 것이 공지되어 있다. 이러한 손잡이는 대부분의 시간을 도어 내부의 후퇴 위치에 있으며, 즉, 사실상 보이지 않도록 도어의 몸체와 동일 높이 상에 있으며, 사용자가 자동차 외부로부터 도어를 개방하는 것을 필요로 할 때에만 전개 위치에 있다.
전개 가능한 손잡이를 사용하면 두 가지 주요 장점이 있다. 첫 번째 장점은 그 도어의 손잡이가 후퇴 위치에 있을 때 차량의 보다 양호한 유선형으로 인한 개선된 공기 역학적 성능이다. 두 번째 장점은 심미감과 관련된다.
전개 가능한 도어 손잡이는 일반적으로, 예를 들어 손잡이를 전개할 필요성을 식별하고, 사용자의 손 또는 전자 열쇠(fob)의 접근을 검출하는 것에 의해 도어를 잠그거나 또는 잠금 해제하는 것을 가능하게 하는 하나 이상의 센서를 포함하는 "도어 손잡이 모듈"이라 지칭되는 전자 모듈을 통합한다.
이러한 도어 손잡이 모듈은 일반적으로, 센서로부터의 정보를, 차량의 도어에 수용된 "도어 모듈"이라 지칭되는 주된 전자 모듈에 전달한다. 도어 모듈은 예를 들어 도어 손잡이 모듈에 전력을 공급하고, 이와 통신하고, 손잡이를 전개하는 것을 가능하게 하는 모터를 구동하는 역할을 한다. 그러므로, 도어 모듈은 일반적으로 이러한 모터를 제어하기 위한 위치 센서를 통합한다.
도어 손잡이 모듈에 전력을 공급하고 가능하면 정보가 유선 방식으로 두 모듈 사이에서 교환되는 것을 가능하게 하도록 전기 케이블을 사용하여 도어 손잡이 모듈을 도어 모듈에 연결하는 것이 공지되어 있다.
그러나, 도어 모듈과 도어 손잡이 모듈 사이의 이러한 전기 케이블 연결은 수많은 단점이 수반된다. 특히, 도어 손잡이 모듈에서 전기 케이블 연결이 만들어 내는 비용 및 규모 외에, 전기 케이블은 도어 손잡이 모듈의 움직임을 방해하지 않으면서 이것에 적합해야만 하기 때문에 상당한 기계적인 통합 제약을 부과한다.
전기 케이블을 없애기 위하여, 예를 들어 자기 유도 무선 전력 공급 디바이스를 사용하는 것이 공지되어 있다. 그러나, 이러한 디바이스는 충전될 요소가 충전 요소와 관련하여 움직일 수 있는 경우에 대체로 적합하지 않다. 유도 센서를 사용하여 센서와 관련하여 타깃의 위치를 결정하는 것이 또한 공지되어 있다. 예를 들어, LVDT("선형 가변 차동 변압기"의 약자) 센서는 전기 전도성 타깃의 위치에 기초하여, 1차 코일에 의해 발생된 자기장에 의해 2개의 2차 코일에서 유도된 전압에서의 변동에 기초한다. 마지막으로, 예를 들어 블루투스 또는 NFC("근거리 무선 통신"의 약자) 기술과 같은 2개의 전자 모듈 사이에 무선 통신을 위한 수많은 디바이스가 존재한다. 그러나, 전자 도어 손잡이 모듈에서 이들 디바이스의 급증은 그 소형화 및 그 복잡성 및 비용의 감소에 반하는 것이다.
본 발명의 목표는 종래 기술, 특히 상기 개요로부터의 결점을 전부 또는 일부를 바로잡는 것이다.
이를 위해, 그리고 제1 양상에 따르면, 본 발명은 1차 모듈(primary module) 및 2차 모듈(secondary module)을 포함하는 무선 전력 공급 디바이스에 관한 것이다. 1차 모듈은 "1차 코일(primary coil)"이라 지칭되는 적어도 2개의 유도 코일을 포함하고, 자기 유도(magnetic induction)를 통해 2차 모듈에 전력을 공급할 수 있는 전자기장을 형성하도록 구성된다. 2차 모듈은 "2차 코일(secondary coil)"이라 지칭되는 유도 코일을 포함하고, 사전 결정된 경로에서 1차 모듈과 관련하여 움직일 수 있다. 1차 코일과 2차 코일은,
Figure pct00001
1차 코일이 상기 1차 코일의 각각의 축을 따라서 동일한 방향으로 배향된 각각의 자기장을 형성하도록,
Figure pct00002
2차 모듈이 움직일 때, 2차 코일은 제1의 1차 코일로부터 제2의 1차 코일로 움직이며, 2차 코일을 통해 제1의 1차 코일에 의해 발생된 자기장 플럭스의 진폭이 2차 코일을 통해 제2의 1차 코일에 의해 발생된 자기장 플럭스의 진폭과는 반대 방식으로 전개하도록,
Figure pct00003
2차 코일을 통해 1차 코일의 세트에 의해 발생된 총 자기장 플럭스의 진폭은 경로에서 2차 코일의 위치에 관계없이 실질적으로 일정하도록 구성된다.
이러한 제공에 의해, 1차 코일 및 2차 코일을 사용하여, 유도 결합을 통해 에너지를 전송할 뿐만 아니라, 2차 코일을 통해 각각의 1차 코일에 의해 발생된 자기장 플럭스의 진폭을 나타내는 값에 기초하여, 또는 다시 말하면 각각의 1차 코일과 2차 코일 사이에 존재하는 유도 결합을 나타내는 값에 기초하여 2차 코일의 위치를 추정하는 것이 가능하다.
"자기장 플럭스의 진폭"의 의미는 아래에 정의되어 있다. 다시 상기하면, 배향된 표면적의 무한소 요소(
Figure pct00004
)를 통한 자기장(
Figure pct00005
)의 플럭스는 이들 두 벡터의 스칼라 곱이다. 2차 코일에 의해 정의된 표면적(S)을 통한 자기장(
Figure pct00006
)의 플럭스는 이어서 적분이다:
Figure pct00007
또한, 턴(turn)이 원형인 코일의 자기장(
Figure pct00008
)은 코일의 축을 따라서 배향되며, 그 진폭은 이론적으로 다음의 식에 의해 정의된다:
Figure pct00009
식 중, μ0는 자유 공간의 투자율(magnetic permeability), N은 코일의 턴의 수, l은 코일의 길이, 그리고 i는 코일의 턴을 통해 흐르는 전류이다.
코일의 가장자리에서의 영향을 무시하면, 즉, 자기장(B)이 일정하고 코일의 단면의 표면적(S)의 임의 지점에서 식(1)에 의해 정의된다고 가정하면, 코일에 의해 발생되고 2차 코일을 통과하는 자기장 플럭스는 제1 근사치로서 다음과 같다:
Figure pct00010
코일을 통해 흐르는 전류(i)가 예를 들어 정현파 AC 전류의 형태로 변하면, 이는 표면적(S)을 통과하는 자기장 플럭스에도 적용된다. 나머지 설명에 대하여, "자기장 플럭스의 진폭"은 자기장의 플럭스가 주어진 순간에 취할 수 있는 최대 값으로서 정의된다. 이것은 시간 경과에 따른 자기장 플럭스에서의 변화를 나타내는 신호의 포락선에 대응한다. 그러므로, 코일을 통해 흐르는 전류(i)가 정현파 AC 전류이면, 이는 i = Aㆍ sin(ωㆍt)의 형태로 표현될 수 있으며, 여기에서, ω는 상기 정현파 AC 전류의 각진동수(angular frequency)에 대응하며, 자기장 플럭스의 진폭은 상기 식(2)를 참조하여 다음의 식을 사용해서 표현될 수 있다:
Figure pct00011
1차 코일에 의해 발생되고 상기 1차 코일을 향하여 배치된 2차 코일을 통과하는 자기장은 예를 들어 1차 코일과 2차 코일 사이의 거리 또는 턴의 형상과 같은 몇몇 요인에 의존할 것이다. 그러나, 식 (2)와 식 (3)을 참조하면, 본 발명에 따른 디바이스에 대하여, 2차 코일을 통해 1차 코일에 의해 발생된 자기장 플럭스의 진폭은 예를 들어 1차 코일을 향한 상기 2차 코일의 표면적에 의존하거나 또는 2차 코일을 향한 상기 1차 코일의 턴의 수에 의존하여, 2차 코일의 움직임 동안 변할 수 있다는 것이 이해된다.
아울러, 2차 코일을 통해 1차 코일의 세트에 의해 발생된 총 자기장 플럭스의 진폭이 2차 모듈의 움직임 동안 실질적으로 일정함에 따라서, 이것은 2차 모듈의 위치에 관계없이 1차 모듈에 의해 2차 모듈로의 연속적인 원격 전력 공급을 가능하게 한다.
"실질적으로 일정한"이라는 표현은 예를 들어 2차 코일을 통해 1차 코일의 세트에 의해 발생된 총 자기장 플럭스의 진폭의 값이 2차 모듈의 움직임 동안 항상 그 최대값의 적어도 80%, 바람직하게 90%보다 크다는 것을 의미하는 것으로 이해된다.
특정 실시형태에서, 본 발명은 단독으로 또는 임의의 기술적으로 실현 가능한 조합으로 취해진 다음의 특징 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 1차 모듈은 각각의 1차 코일에 대해, 2차 코일을 통해 고려되는 1차 코일에 의해 발생된 자기장 플럭스의 진폭을 나타내는 파라미터를 측정하고 상기 측정에 기초하여 1차 모듈과 관련하여 2차 모듈의 위치를 추정하도록 구성된 "제어 회로"라 지칭되는 전자 회로를 포함한다.
특정 실시형태에서, 2차 코일을 통해 1차 코일에 의해 발생된 자기장 플럭스의 진폭을 나타내는 파라미터는 상기 1차 코일에서 흐르는 부하 전류의 세기의 진폭이다.
1차 코일에서 측정된 부하 전류의 세기의 진폭의 고유 값의 세트를 예를 들어 1차 모듈과 관련하여 취해지는 경로에서의 2차 모듈의 각각의 위치에 일치시킴으로써, 이러한 측정에 기초하여, 상기 경로에서의 2차 모듈의 위치를 추정하는 것이 가능하다.
특정 실시형태에서, 1차 모듈의 제어 회로는, 2차 모듈의 추정된 위치에 기초하여, 1차 모듈과 관련하여 상기 2차 모듈을 움직이는 모터를 제어하도록 더 구성된다.
특정 실시형태에서, 1차 모듈의 제어 회로는 또한 2차 모듈로 전송될 정보의 항목에 기초하여 1차 코일의 단자 양단의 전압의 진폭을 변조시키도록 더 구성된다.
특정 실시형태에서, 2차 모듈은 1차 모듈로 전송될 정보의 항목에 기초하여 2차 코일의 단자 양단의 전압의 진폭을 변조시키도록 구성된 "전송 회로"라 지칭되는 전자 회로를 더 포함한다.
특정 실시형태에서, 2차 모듈은 2차 모듈의 위치에 관계없이 DC 전압 전력 공급을 2차 모듈에 제공하도록 1차 코일 중 적어도 하나와 2차 코일 사이에서 자기 유도를 통해 전송된 전기 에너지를 회복(recover)하도록 구성된 "원격 전력 공급 회로"라 지칭되는 전자 회로를 포함한다.
특정 실시형태에서, 2차 모듈이 따르는 경로는 1차 모듈과 관련된 상기 2차 모듈의 병진 움직임에 대응한다.
특정 실시형태에서, 1차 코일 및 2차 코일은,
Figure pct00012
2차 모듈이 움직일 때, 2차 코일이 제1의 1차 코일로부터 제2의 1차 코일로 움직이고, 2차 코일을 향한 제1의 1차 코일의 표면적이 2차 코일을 향한 제2의 1차 코일의 표면적의 반대 방식으로 전개되고,
Figure pct00013
2차 코일을 향한 1차 코일의 표면적의 합은 2차 코일의 위치에 관계없이 실질적으로 일정하도록 구성된다.
그러므로, 1차 코일 중 하나와 2차 코일 사이에 존재하는 유도 결합은 상기 2차 코일을 향한 상기 1차 코일의 표면적에 의존하여 전개된다. 특히, 2차 코일을 향한 1차 코일의 표면적이 크면 클수록, 2차 코일을 통해 상기 1차 코일에 의해 발생된 자기장 플럭스의 진폭은 더욱 커지고, 즉, 이들 2개의 코일 사이에 존재하는 유도 결합이 더욱 강해진다. 대조적으로, 2차 코일을 향한 1차 코일의 표면적이 작으면 작을수록, 2차 코일을 통해 상기 1차 코일에 의해 발생된 자기장 플럭스의 진폭은 더욱 낮아지며, 즉, 이들 2개의 코일 사이에 존재하는 유도 결합이 더욱 약해진다.
특정 실시형태에서:
Figure pct00014
제1의 1차 코일 및 제2의 1차 코일은 각각 평행한 축을 가지며, 상기 축에 직교하는 평면에서 동일한 직각 삼각형 형상을 가지며,
Figure pct00015
제1의 1차 코일과 제2의 1차 코일은 2개의 직각 삼각형이 직사각형을 형성하도록 배열되며, 직각 삼각형의 빗변은 서로 마주하여 위치되고 직사각형의 대각선을 형성하며,
Figure pct00016
2차 코일은 상기 2차 코일의 축에 직교하는 평면에서 직사각형의 형상을 가지며,
Figure pct00017
2차 모듈은 제1의 1차 코일 및 제2의 1차 코일에 의해 형성된 직사각형의 길이 또는 폭을 따라서 병진 움직임으로 움직인다.
1차 코일 및 2차 코일의 이러한 구성은 단지 2개의 1차 코일만을 사용하여 2차 모듈의 경로를 위해 상당한 이동 길이를 얻는 것을 가능하게 한다.
특정 실시형태에서, 2차 모듈이 움직일 때, 2차 코일은 제1의 1차 코일로부터 제2의 1차 코일로 움직이고, 2차 코일을 향한 제1의 1차 코일의 턴의 수는 2차 코일을 향한 제2의 1차 코일의 턴의 수의 반대 방식으로 전개된다.
그러므로, 1차 코일 중 하나와 2차 코일 사이에 존재하는 유도 결합은 상기 2차 코일을 향한 상기 1차 코일의 턴의 수에 의존하여 전개된다. 2차 모듈의 움직임의 경로 상의 1차 코일의 턴의 비균질한 분포는 특히 2차 모듈의 움직임 동안 2차 코일을 통해 상기 1차 코일에 의해 발생된 자기장 플럭스의 진폭을 변화시키는 다른 방식이다.
제2 양상에 따르면, 본 발명은 자동차 도어, 및 상기 도어와 관련하여 전개될 수 있는 손잡이를 포함하는 시스템에 관한 것이다. 시스템은 상기 실시형태 중 어느 하나에 따른 무선 전력 공급 디바이스를 포함하고, 1차 모듈은 도어에 통합되고, 2차 모듈은 손잡이에 통합된다.
제3 양상에 따르면, 본 발명은 본 발명의 실시형태 중 어느 하나에 따른 시스템을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
본 발명은 완전히 비제한적인 예를 통해 그리고 다음의 도면을 참조하여 주어진 다음의 설명을 읽을 때 더욱 잘 이해될 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 디바이스를 위한 1차 모듈 및 2차 모듈의 개략도;
도 2는 2개의 1차 코일 및 2차 코일의 배열에 대한 하나의 바람직한 실시형태의 개략도;
도 3은 3개의 1차 코일을 가지는 다른 실시형태의 개략도;
도 4는 1차 코일의 턴이 비균질한 방식으로 분포되는 다른 실시형태의 개략도;
도 5는 도어 손잡이가 후퇴 위치에 있는지 또는 전개 위치에 있는지에 의존하는 1차 모듈과 2차 모듈의 몇몇 개략도;
도 6은 도어 모듈 및 도어 손잡이 모듈을 형성하기 위한 디바이스의 일 실시형태의 개략도;
도 7은 1차 코일의 단자 양단의 전압의 진폭, 1차 코일에서의 부하 전류의 세기의 진폭, 및 2차 코일의 단자 양단의 전압의 진폭의 시간 경과에 따른 전개를 나타내는 그래프.
이들 도면에서, 하나의 도면으로부터 다른 도면까지 동일한 도면 부호는 동일하거나 유사한 요소를 나타낸다. 명확성을 위해, 달리 언급되지 않는 한, 도시된 요소는 일정한 축척이 아니다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 1차 모듈과 관련하여 움직일 수 있는 2차 모듈에 전력을 원격으로 공급하기 위한 디바이스에 관한 것이며, 디바이스는 예를 들어 2차 모듈의 위치를 추정하거나 또는 2개의 모듈 사이의 무선 통신을 위한 것과 같은 다른 기능을 또한 수행하도록 사용될 수 있다.
"원격으로 전력을 공급하는" 또는 "원격 전력 공급"은 전자기 결합을 통해 1차 모듈로부터 2차 모듈로의 전기 에너지의 무선 전송을 의미하는 것으로 이해된다.
이러한 원격 전력 공급 디바이스는 비록 어떠한 제한도 없을지라도 도어 모듈 및 전개 가능한 도어 손잡이 모듈을 포함하는 자동차를 위한 시스템의 제조에 특히 유익하게 적용된다. 도어 모듈은 예를 들어 도어 손잡이 모듈에 전기 에너지를 공급하고, 도어 손잡이 모듈과 통신하고, 손잡이를 전개하는 것을 가능하게 하는 모터를 구동하는 역할을 한다.
설명의 나머지 부분에서, 이러한 디바이스가 전개 가능한 손잡이를 가지는 자동차 도어를 제조하는데 사용되는 시나리오는 비제한적인 예의 방식으로 채택된다. 이 예에서, "도어"라는 용어는 측면 도어, 트렁크 도어 또는 다른 유형의 개방 요소를 동일하게 지칭할 수 있다는 것에 유의해야 한다.
도 1은 이러한 디바이스(10)의 일 실시형태를 개략적으로 도시한다. 디바이스는 1차 모듈(20) 및 2차 모듈(30)을 포함한다. 디바이스(10)가 전개 가능한 손잡이를 가지는 도어를 제조하는데 사용되는 것이 본 명세서에 기술된 경우에, 1차 모듈(20)은 도어 모듈에 대응하고, 2차 모듈(30)은 도어 손잡이 모듈에 대응한다.
1차 모듈(20)은 도시된 예에서 몇몇 전자 회로를 포함한다. "1차 회로"(21)라 지칭되는 이들 전자 회로 중 하나는 2개의 1차 코일(22a 및 22b)을 포함한다. 1차 회로는 예를 들어 1차 모듈(20)에 의해 공급된 AC 전압에 의해 전력이 공급된다. 1차 모듈(20)이 자동차 도어 모듈인 본 예에서, 1차 모듈은 자동차의 전기 네트워크에 의해 전력이 공급된다. 그러므로, AC 전류는 각각의 1차 코일(22a 및 22b)에서 흐른다. 각각의 1차 코일(22a, 22b)에서 전류의 세기의 진폭은, 고려중인 1차 코일(22a, 22b)과, 2차 모듈(30)에 속하고 상기 1차 코일(22a, 22b)의 전부 또는 일부를 향해 배치된 2차 코일(32) 사이에 존재하는 더욱 강하거나 또는 더욱 약한 자기 결합(magnetic coupling)에 의존하여 변한다. 1차 회로(21)가 전압 발생기에 의해 공급되기 때문에 각각의 1차 코일(22a, 22b)에서 흐르는 전류의 세기의 진폭에서의 이러한 변화가 관찰되며, 그러므로 각각의 1차 코일(22a, 22b)이 전압을 발생시킨다는 것에 유의하여야 한다. 전류 발생기를 1차 회로(21)에 제공하는 것에 의해, 1차 코일(22a, 22b)이 전류를 발생시키는 시나리오를 취하는 것이 또한 가능하게 되었을 것이다. 이 경우에, 각각의 1차 코일의 단자 양단의 전압의 진폭에서의 변화가 관찰되었을 것이다. 각각의 1차 코일(22a 및 22b)은 예를 들어 특히 종래에서와 같이 각각의 1차 코일(22a, 22b)과 2차 코일(32) 사이의 전기 에너지의 전송을 최적화하는 것을 가능하게 하는 전자 임피던스 정합 및 디커플링 회로(24a 및 24b)와 각각 결합된다. 1차 모듈(20)은 또한 종래의 하나 이상의 마이크로제어기 및/또는 프로그램 가능한 논리 회로(FPGA, PLD 등 유형) 및/또는 특수 집적 회로(ASIC) 및/또는 이산 전자 구성 요소의 세트, 및 신호 처리를 수행하기 위해 당업자에게 공지된 것으로 간주되는 수단(아날로그 필터, 증폭기, 아날로그-디지털 변환기, 샘플러 등)의 세트를 포함할 수 있는 전자 제어 회로(25)를 포함한다. 도 7을 참조하여 후술하는 바와 같이, 제어 회로(25)는 1차 모듈(20)과 관련하여 상기 2차 모듈(30)의 위치를 추정하고 2차 모듈(30)에 의해 전송된 정보를 포함하는 신호를 디코딩하도록 1차 코일(22a 및 22b)에서의 전압 또는 전류 변동을 입력 파라미터로서 사용한다. 제어 회로는 또한 도어 손잡이를 전개하는 역할을 하는 모터를 구동할 수 있다. 모터는 1차 모듈(20)과 관련하여 2차 모듈(30)의 추정된 위치에 기초하여 제어된다. 제어 회로(25)는 또한 2차 모듈(30)로 전송될 정보를 포함하는 신호를 인코딩하도록 1차 코일(22a 및 22b)의 단자 양단에 인가되는 전압의 진폭을 변조시킬 수 있다. 임피던스 정합 및 디커플링 회로(24a, 24b)는 가능하면 제어 회로(25)에 통합될 수 있다.
2차 모듈(30)은 도시된 예에서 몇몇 전자 회로를 포함한다. "2차 회로"(31)라 지칭되는 이들 전자 회로 중 하나는 2차 코일(32)을 포함한다. 2차 모듈(30)은 사전 결정된 경로를 따라서 1차 모듈(20)과 관련하여 움직일 수 있으며, 사전 결정된 경로는 2차 코일(32)이 항상 1차 코일(22a 및 22b) 중 적어도 하나의 적어도 일부를 향해 있도록 한다. 2차 코일(32)은 그런 다음 1차 코일(22a 및 22b)에서의 AC 전류의 흐름에 의해 발생된 자기장에 의해 유도된 전류를 받는 것이다. 2차 모듈(30)은 또한, 종래에서와 같이, 하나 이상의 마이크로제어기 및/또는 프로그램 가능한 논리 회로(FPGA, PLD 유형 등의) 및/또는 특수 집적 회로(ASIC), 및/또는 이산 전자 구성 요소의 세트, 및 예를 들어 궁극적으로 손잡이의 전개, 도어의 잠금 또는 잠금 해제를 트리거링할 수 있는 사용자의 손 또는 전자 열쇠의 접근을 검출하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있는 전자 제어 회로(34)를 포함할 수 있다. 제어 회로(34)는 또한 1차 모듈(20)에 의해 전송된 정보를 포함하는 신호를 디코딩하도록 구성될 수 있다. 이러한 신호는 수신 회로(35)를 통해 수신된다. 제어 회로(34)는 또한 1차 모듈(20)에 전송될 정보를 포함하는 신호를 인코딩하도록 구성될 수 있다. 이러한 신호는 전송 회로(36)를 통해 전송된다. 이러한 목적을 위한 수신 회로(35) 및 전송 회로(36)는 당업자에게 공지된 것으로 간주되는 수단(아날로그 필터, 증폭기, 아날로그-디지털 변환기 등)의 세트를 포함한다. 원격 전력 공급 회로(37)는 2차 모듈(30)에 전력을 공급하기 위해 1차 코일(22a 및 22b)과 2차 코일(32) 사이에서 자기 유도를 통해 전송된 전기 에너지를 회복하는 것을 가능하게 한다. 원격 전력 공급 회로는 예를 들어 2차 코일(32)에서 유도된 AC 전압 또는 전류로부터의 DC 전압 또는 전류를 이용하여 제어 회로(34), 수신 회로(35) 및 전송 회로(36)에 전력을 공급하기 위한 정류기(AC-DC 변환기)를 포함할 수 있다.
전자 정합 및 디커플링 회로(24a 및 24b), 제어 회로(25 및 34), 수신 회로(35), 전송 회로(36), 및 원격 전력 공급 회로(37)의 설계는 당업자에게 공지된 것으로 간주되며, 1차 회로(21) 및 2차 회로(31)의 실시형태만이 나머지 설명에서 설명될 것이다.
도 2는 1차 회로(21)의 2개의 1차 코일(22a 및 22b) 및 2차 회로(31)의 2차 코일(32)의 배열에 관하여 바람직한 일 실시형태를 개략적으로 도시한다.
.이러한 바람직한 실시형태에서, 1차 코일(22a 및 22b)은 각각의 평행축을 가지며, 상기 축에 직교하는 평면에서 동일한 직각 삼각형 형상을 가진다. 1차 코일(22a, 22b)은 2개의 동일한 직각 삼각형이 직사각형을 형성하도록 배열되며, 직각 삼각형의 빗변은 서로 마주하여 직사각형의 대각선을 형성하도록 위치된다.
2차 코일(32)의 축은 1차 코일(22a 및 22b)의 축에 평행하다. 2차 코일은 상기 2차 코일의 축에 직교하는 평면에서 직사각형의 형상을 가진다. 유리하게는, 2차 코일(32)에 의해 형성된 직사각형의 길이 방향 축(50)은 2개의 1차 코일(22a, 22b)의 세트에 의해 형성된 직사각형의 길이 방향 축(51)에 직각이고, 2차 코일(32)에 의해 형성된 직사각형의 길이는 첫째 2차 코일을 향한 1차 코일의 표면적의 합, 두번째로 이러한 합이 그 길이를 따라서 일정하게 유지되는 이동 길이를 최적화하도록 2개의 1차 코일(22a, 22b)의 세트에 의해 형성된 직사각형의 폭보다 크거나 폭과 동일하다.
1차 코일(22a, 22b) 및 2차 코일(32)은 하나 이상의 실질적으로 중첩된 턴을 포함할 수 있다. 턴은 예를 들어 1차 회로(21) 및 2차 회로(31)가 각각 집적된 인쇄 회로 기판 상에 그려진 트랙으로 형성될 수 있다. 1차 회로(21) 및 2차 회로(31)를 각각 포함하는 인쇄 회로는 그런 다음 짧은 거리, 예를 들어 수 ㎜, 또는 심지어 최대 수 ㎝만큼 분리된 2개의 평행한 평면에 배치되어, 1차 코일(22a, 22b) 및 2차 코일(32) 사이의 최적의 유도 결합을 보장한다.
다른 실시형태에 따르면, 1차 코일(22a, 22b) 및 2차 코일(32)은 수개의 턴의 권선으로 이루어질 수 있고, 그 후 턴은 그 각각의 축 주위에서 중첩된다.
바람직한 실시형태에서, 1차 코일은 1일 수 있는 동일한 수의 턴을 포함한다.
1차 코일(22a 및 22b)은 1차 모듈(20)에 의해 전력이 공급되어서, 1차 코일(22a 및 22b)에서 AC 전류의 흐름에 의해 각각 발생된 자기장(23a 및 23b)은 상기 1차 코일의 축을 따라서 동일한 방향으로 배향된다.
2차 모듈(30)이 움직일 때, 1차 회로(21)와 관련된 2차 회로(31)의 경로(33)는 2개의 1차 코일 세트(22a, 22b)의 세트에 의해 형성된 직사각형의 길이 방향 축을 따르는 선형 병진 움직임이다. 2차 코일(32)은 그런 다음 주로 1차 코일(22a)을 향한 위치(도 2에서 우측의)로부터 주로 1차 코일(22b)을 향한 위치(도 2에서 좌측)로 또는 그 반대로 움직일 수 있다. 이러한 움직임은 2차 코일(32)이 항상 2개의 1차 코일(22a 및 22b) 중 적어도 하나의 적어도 일부를 향해 있도록 한다.
그러므로, 유리하게는, 1차 코일(22a, 22b) 및 2차 코일(32)의 형상 및 배열은 2차 코일(32)의 움직임 동안, 2차 코일(32)을 향한 1차 코일(22a)의 표면적이 2차 코일(32)을 향한 1차 코일(22b)의 표면적과 반대 방식으로 전개되도록 한다. 그러므로, 2차 코일(32)의 움직임은 이들 2개의 표면적의 합이 경로(33) 상에서의 2차 코일의 위치에 관계없이 실질적으로 일정하도록 제한된다. "실질적으로 일정한"은 예를 들어 항상 이러한 합의 값이 경로(33)를 따르는 2차 모듈(30)의 움직임 동안 그 최대 값의 적어도 80%, 바람직하게 90%보다 크다는 것을 의미하는 것으로 이해된다.
동일한 것이 2차 코일(32)을 통해 각각의 1차 코일(22a, 22b)에 의해 발생된 자기장 플럭스의 진폭에 적용된다. 그러므로, 2차 코일(32)을 통해 제1의 1차 코일(22a)에 의해 발생된 자기장 플럭스의 진폭은 2차 코일(32)의 움직임 동안, 2차 코일(32)을 통해 제2의 1차 코일(22b)에 의해 발생된 자기장 플럭스의 진폭과 반대 방식으로 전개되며, 2차 코일(32)을 통해 2개의 1차 코일(22a 및 22b)의 세트에 의해 발생된 총 자기장 플럭스의 진폭은 2차 코일의 위치에 관계없이 실질적으로 일정하다. 이것으로부터 초래되는 장점은 이후에 도 7의 설명에서 설명될 것이다.
1차 회로(21)와 관련된 2차 회로(31)의 선형 움직임 동안, 2차 코일(32)의 이동 길이는,
Figure pct00018
2차 코일(32)을 향한 1차 코일(22a, 22b)의 표면적의 합은 일정하고,
Figure pct00019
2차 코일(32)을 향한 1차 코일(22a, 22b)의 표면적은 움직임 동안 변하도록
2차 코일(32)이 여전히 1차 코일(22a 및 22b) 중 적어도 하나의 전부 또는 일부를 항해 있는 동안 커버할 수 있는 최대 거리인 것으로 정의될 수 있다.
도 2에 도시된 1차 코일(22a, 22b) 및 2차 코일(32)의 바람직한 배열에서, 이동 길이는 2차 코일에 의해 형성된 직사각형의 폭을 뺀 2개의 1차 코일의 세트에 의해 형성된 직사각형의 길이와 동일하다.
1차 코일 및 2차 코일의 다른 형상 및 다른 배열이 고려될 수 있으며, 이들은 본 발명의 변형일 뿐이라는 점에 유의해야 한다.
예를 들어, 도 3은 1차 코일(22a, 22b) 및 2차 코일(32)의 배열에 관한 다른 실시형태를 개략적으로 도시한다. 이러한 예에서, 1차 회로는 축(53)을 따라서 나란히 위치되고 모두 하나의 동일한 직사각형 형상을 가지는 3개의 1차 코일(22a, 22b, 22c)을 포함한다. 2차 코일(32)은, 그 길이 방향 축(52)이 축(53)에 직교하고 그 폭이 상기 언급된 조건 b)를 보장하도록 각각의 1차 코일(22a, 22b, 22c)의 폭과 같거나 이보다 큰 직사각형의 형상을 가진다. 이러한 예에서, 상기 언급된 조건 a)를 충족시키기 위해, 이동 길이는 2차 코일(32)의 폭을 뺀 1차 코일(22a, 22b, 22c)의 폭의 합과 동일하다.
이러한 예는 물론 2차 코일의 이동 길이를 증가시키고 그러므로 1차 모듈과 관련된 2차 모듈의 움직임의 진폭을 증가시키기 위해 일반적으로 더욱 많은 수의 1차 코일에 적용될 수 있다. 2개의 1차 코일만을 사용하는 것이 또한 가능하였을 것이지만, 2차 코일의 이동 길이는 더욱 짧았을 것이다.
도 4는 1차 회로(21)와 관련된 2차 회로(31)의 움직임 동안 2차 코일(32)을 통해 1차 코일(22a 또는 22b)에 의해 발생된 자기장 플럭스의 진폭에서의 변화가 2차 코일을 향한 상기 1차 코일의 표면적에 의존하지 않고 2차 코일(32)을 향한 상기 1차 코일(22a, 22b)의 턴의 수에 의존하는 다른 실시형태를 개략적으로 도시한다. 특히, 이러한 특정 실시형태에서, 1차 코일(22a 또는 22b)의 턴의 수의 분포는 경로(33)를 따라서 균질하지 않다. 그러므로, 2차 코일(32)을 향한 1차 코일(22a 또는 22b)의 턴의 수는 1차 회로(21)와 관련된 2차 회로(31)의 움직임 동안 변한다. 동일한 것이 2차 코일(32)을 통해 각각의 1차 코일(22a, 22b)에 의해 발생된 자기장 플럭스의 진폭에 적용된다. 이러한 예에서, 1차 회로(21)는 동일한 형상의 2개의 1차 코일(22a, 22b)을 포함한다. 각각의 코일은 예를 들어 인쇄 회로 기판 상에 그려진 직사각형 나선 형상 트랙으로 형성된다. 그러나 나선이 규칙적이지 않아서, 권선의 수는 직사각형의 다른 측면보다 직사각형의 한쪽 측면에서 더 많다. 2개의 1차 코일(22a, 22b)은 그 가장 큰 치수의 방향에 대응하는 축(54)을 따라서 나란히 위치되어서, 가장 많은 권선을 가지는 1차 코일(22a)의 측면은 가장 적은 권선을 가지는 다른 1차 코일(22b)의 측면에 배치된다. 2차 코일(32)은, 그 길이 방향 축(55)이 축(54)에 직교하고 그 길이가 1차 코일(22a, 22b)의 폭의 합보다 크거나 이와 동일한 직사각형의 형상을 가진다. 2차 코일(32)의 폭 및 각각의 1차 코일(22a, 22b)의 턴의 분포는 2차 코일(32)을 통해 1차 코일(22a, 22b)의 세트에 의해 발생된 총 자기장 플럭스의 진폭이 1차 회로(21)와 관련된 2차 회로(31)의 움직임 동안 2차 코일(32)의 위치에 관계없이 실질적으로 일정하도록 선택된다. 이러한 특정 실시형태에서, 2차 코일(32)은 그런 다음 주로 1차 코일(22a)을 향한 위치(도 2에서 우측의)로부터 주로 1차 코일(22b)을 향한 위치(도 2에서 좌측)로 또는 그 반대로 움직일 수 있다. 2차 코일(32)의 이동 길이는 2차 코일의 폭을 뺀 1차 코일의 길이와 동일하다.
1차 코일(22a, 22b)과 관련된 2차 코일(32)의 예를 들어 원형 움직임과 같은 다른 유형의 움직임이 또한 고려될 수 있다는 것에 유의해야 한다.
설명의 나머지 부분에서, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 1차 코일(22a 및 22b) 및 2차 코일(32)의 배열에 관하여 도 2에 의해 설명된 바람직한 실시형태에 대한 시나리오가 취해질 것이다.
도 5는 도어 손잡이가 후퇴 위치에 있는지 또는 전개 위치에 있는지에 의존하는 1차 모듈과 2차 모듈의 몇몇 개략도를 강조한다.
도 5a는 자동차의 도어(11)에 위치된 1차 모듈(20)을 단면도로 개략적으로 도시한다. 여기에서, 특히 1차 회로(21)의 1차 코일(22a 및 22b)을 보는 것이 가능하고, 2차 코일(32)은 1차 코일을 향하여 선형 병진 움직임으로 움직인다.
도 5b는 전개 가능한 도어 손잡이에 통합된 2차 모듈(30)을 동일한 단면도로 개략적으로 도시한다. 여기에서 특히 2차 코일(32)을 보는 것이 가능하다. 이 도면에서, 손잡이는 전개 위치에 있다.
도 5c는 1차 모듈(20) 및 2차 모듈(30)을 포함하는 완전한 디바이스(10)를 동일한 단면도로 개략적으로 도시한다. 이 도면에서, 손잡이는 전개 위치에 있다. 바꾸어 말하면, 2차 코일(32)은 이동의 종점에서 1차 회로(21)의 단부 중 하나를 향하며, 즉, 주로 제1의 1차 코일(22a)을 향한다.
도 5d에서, 손잡이는 후퇴 위치에 있다. 바꾸어 말하면, 2차 코일(32)은 이동의 종점에서 1차 회로(21)의 타단부를 향하며, 즉, 주로 제2의 1차 코일(22b)을 향한다.
도 6은 1차 모듈(20) 및 2차 모듈(30)을 포함하는 디바이스(10)의 일 실시형태를 개략적으로 도시한다. 2개의 1차 코일(22a 및 22b)을 포함하는 1차 회로(21) 및 그 경로(33)가 1차 회로(21)와 관련된 선형 병진 움직임인 2차 코일(32)을 포함하는 2차 회로(31) 외에, 도 6은 2개의 정전용량 센서(38a 및 38b)를 포함하는 제어 회로(34)를 도시한다. 이들 정전용량 센서는 손잡이가 후퇴 위치에 있을 때 도어의 몸체와 동일한 평면 상의 손잡이의 면에 배치된다. 그러므로, 센서는 예를 들어 사용자의 손 또는 전자 열쇠의 존재를 검출할 수 있다. 예를 들어, 센서(38a)는 사용자의 손이 검출되면 손잡이를 전개하는 역할을 할 수 있고, 센서(38b)는 도어를 잠금 및 잠금 해제하는 역할을 할 수 있다.
제어 회로(34)는 또한 가능하게는 예를 들어 사용자의 전자 열쇠와의 무선 통신을 통해 인증 정보를 교환하는 것에 의해 사용자를 인증하기 위해 개입할 수 있다.
도 7은 1차 코일(22a, 22b)의 단자 양단의 전압의 진폭, 1차 코일에서의 부하 전류의 세기의 진폭, 및 2차 코일의 단자 양단의 전압의 진폭의 시간 경과에 따른 전개를 도시한 몇몇 그래프를 포함한다.
도 7a는 1차 코일(22a 및 22b)의 단자 양단의 전압의 시간 경과에 따른 전개를 도시한다. 곡선(41)은 특히 1차 모듈(20)에 의해 1차 코일의 단자에 인가된 AC 전압의 진폭의 포락선을 도시한다.
1차 코일(22a, 22b)의 단자 양단의 전압의 진폭은 대체로 일정하다. 그러나, 이것은 그래프의 부분(45)에 도시된 바와 같이 2차 모듈(30)로 전송될 신호 수송 정보를 생성하도록 변조될 수 있다. 제어 회로(25)는 예를 들어 이러한 신호를 발생시키도록 구성된다.
그러므로, 1차 코일의 단자 양단에서 관찰된 전압의 진폭은 그래프의 부분(46)에 도시된 바와 같이 2차 모듈(30)에 의해 1차 모듈(20)로 전송된 신호 수송 정보에 의해 변조될 수 있다. 이러한 신호는 예를 들어 전송 회로(36)에 의해 2차 코일(32)의 단자 양단에 인가된 전압이 진폭을 변조시키는 것에 의해 제어 회로(34)로부터 정보를 전송하기 위해 2차 모듈(30)에 의해 발생된다. 그러므로, 2차 코일(32)을 통해 흐르는 전류는 그래프의 부분(46)에서 관찰된 1차 코일(22a, 22b)의 단자 양단의 전압의 진폭에서의 변화를 유도할 전자기장을 발생시킬 것이다.
유리하게는, 도 7a의 그래프의 부분(45)에 도시된 바와 같이 1차 모듈(20)과 2차 모듈(30) 사이의 정보 전송 기간의 평균 지속 시간은, 1차 코일(22a, 22b)의 단자 양단에 인가되는 전압의 진폭이 그 최대치에 근접하는 기간의 평균 지속 시간에 비교하여 짧다. 예를 들어, 이러한 두 평균 지속 시간 사이의 비는 5% 미만이다. 그러므로, 1차 모듈(20)과 2차 모듈(30) 사이의 정보의 통신은 1차 모듈(20)에 의해 2차 모듈(30)로의 에너지의 유도 전달의 효율에 단지 작은 영향만을 미친다. 그래프의 부분(45)에 의해 도시된 것과 같이, 변조 주기 동안 1차 코일의 단자 양단의 전압의 평균 진폭이 1차 모듈(20)에 의해 2차 모듈(30)로의 에너지의 유도 전달에 대한 영향을 최소화하기 위하여 비교적 높게 유지되도록, 1차 코일(22a, 22b)의 단자 양단의 전압의 변조를 위하여 비교적 높은 변조 레벨, 예를 들어 약 75% 이상을 사용하는 것이 또한 고려될 수 있다.
종래의 원격 전력 공급 디바이스에서, 자기 유도를 통하여 전기 에너지를 전송하도록 사용된 코일을 사용하는 것에 의해 부하(충전 레벨, 충전 속도, 공급된 에너지의 과금 등)와 관련된 정보를 교환하는 것이 알려져 있음에 유의하는 것이 중요하다. 이러한 예에서, 이것은 또한, 예를 들어, 사용자의 손 또는 전자 열쇠의 존재를 검출하는 센서로부터의 정보와 같은, 원격 전력 공급 기능에 반드시 링크되지 않는 정보를 전송하는 것을 수반한다.
신호의 진폭 변조를 통한 무선 통신은 당업자에게 공지되어 있으므로, 본 출원에서 더 상세히 설명되지 않을 것이다.
본 명세서에 설명된 실시형태에서 사용된 진폭 변조는 1차 모듈(20)과 2차 모듈(30) 사이에서 정보를 운반하는 신호를 인코딩하기 위한 비제한적인 예일 뿐이라는 것을 유의하여야 한다. 그러므로, 주파수 변조 또는 위상 변조와 같은 다른 유형의 변조가 사용될 수 있으며, 이것들은 단지 본 발명의 변형을 나타낼 것이다.
도 7b는 1차 코일(22a 및 22b)에서 각각 측정된 부하 전류(42a 및 42b)의 세기의 진폭의 시간 경과에 따른 전개를 도시한다. 특히, 그래프의 부분(47)은 전개 위치로부터 후토된 위치로의 도어 손잡이의 움직임에 대응한다.
제1의 1차 코일(22a)에서 부하 전류(42a)의 세기는 2차 코일(32)을 향한 제1의 1차 코일(22a)의 표면적과의 상관하여 변한다. 구체적으로, 이러한 표면적이 크면 클수록, 2차 코일(32)을 통해 제1의 1차 코일(22a)에 의해 발생된 자기장 플럭스의 진폭은 더욱 커지며, 즉, 제1의 1차 코일(22a)과 2차 코일(32) 사이의 유도 결합이 강하면 강할수록, 그 결과로서 부하 전류(42a)의 세기의 진폭은 더 커진다.
그러므로, 도 2 및 도 5를 참조하여 전술한 바와 같은 코일의 배열을 고려하여, 부하 전류(42a)의 세기의 진폭은 2차 코일이 1차 회로(21)의 단부에서 이동의 종점에 있을 때 최대이며, 이 때문에, 2차 코일(32)을 향한 제1의 1차 코일(22a)의 표면적은 최대이다. 이러한 위치에서, 도어 손잡이는 전개된다. 이러한 위치에서, 제2의 1차 코일(22b)에서 흐르는 부하 전류(42a)의 세기의 진폭은, 이러한 위치에서, 2차 코일(32)을 향한 제2의 1차 코일(22b)의 표면적이 최소이기 때문에 최소이며, 그러므로, 제2의 1차 코일(22b)과 2차 코일(32) 사이의 유도 결합이 또한 최소이다.
2차 코일이 1차 회로(21)의 타단부를 향해 움직일 때, 즉, 도어 손잡이가 후퇴될 때, 2차 코일(32)을 향한 제1의 1차 코일(22a)의 표면적은 점차적으로 감소하고, 동일한 것이 제1의 1차 코일(22a)에서의 부하 전류(42a)의 세기의 진폭에 적용된다. 대조적으로, 2차 코일(32)을 향한 제2의 1차 코일(22b)의 표면적은 점차적으로 증가하고, 동일한 것이 제2의 1차 코일(22b)에서의 부하 전류(42b)의 세기의 진폭에 적용된다. 이것은 부분(47)에서 설명된다.
도어 손잡이가 후퇴 위치에 있을 때, 2차 코일(32)은 1차 회로의 타단부에서 이동의 종점에 도달한다. 이러한 위치에서, 제1의 1차 코일(22a)에서 부하 전류(42a)의 세기의 진폭은 최소인데 반하여, 제2의 1차 코일(22b)에서 부하 전류(42b)의 세기의 진폭은 최대이다.
그러므로, 제1의 1차 코일(22a)에서 부하 전류(42a)의 세기의 진폭 및 제2의 1차 코일(22b)에서 부하 전류(42b)의 세기의 진폭의 고유 값은 1차 회로(21)와 관련하여 2차 코일(32)의 각각의 위치(부분(47) 참조)에 대응한다. 그러므로, 부하 전류(42a 및 42b) 중 하나 또는 둘 모두의 세기의 진폭의 값에 기초하여 1차 회로(21)와 관련하여 2차 회로(31)의 위치를 고유하게 결정하는 것이 가능하다. 예를 들어, 1차 회로(21)와 관련하여 2차 회로(31)의 추정된 위치는 부하 전류(42a, 42b)의 세기의 진폭의 값의 각각으로부터 추정된 위치의 평균인 것으로 정의될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 예에서, 1차 코일(22a 및 22b)은 1차 회로(21)와 관련하여 고정되고, 1차 회로(21)는 1차 모듈(20)과 관련하여 고정되고, 2차 코일(32)은 2차 회로(31)와 관련하여 고정되고, 2차 회로(31)는 2차 모듈(30)와 관련하여 고정되는 것으로 간주된다는 것을 유의해야 한다. 그러므로, 1차 코일과 관련하여 2차 코일의 위치를 추정하는 것은 1차 회로와 관련하여 2차 회로의 위치를 추정하는 것 또는 1차 모듈과 관련하여 2차 모듈의 위치를 추정하는 것에 상응한다.
1차 모듈(20)과 관련하여 2차 모듈(30)의 위치를 추정하는 것은 도어 손잡이를 전개하는 역할을 하는 모터를 제어하는 것을 가능하게 한다.
도 7c는 3개의 1차 코일이 사용되는 도 3을 참조하여 설명된 특정 실시형태에 대해 1차 코일(22a, 22b 및 22c)에서 각각 측정된 부하 전류(42a, 42b 및 42c)의 세기의 진폭의 시간 경과에 따른 전개를 도시한다. 이러한 예에서, 2차 코일(32)의 위치를 추정할 수 있기 위해 3개의 1차 코일(22a, 22b 및 22c)에 대해 측정된 부하 전류 세기의 진폭의 3개의 값을 고려하는 것이 필요하다. 특히, 2차 모듈(30)의 움직임에 대응하는 그래프의 부분(47)에서, 부하 전류(42a, 42b 및 42c)의 세기의 진폭의 값에 의해 형성된 트리플릿(triplet)의 고유값이 그 움직임 동안 2차 코일(32)의 각각의 위치에 대응한다는 것은 명백하다.
도 4를 참조하여 설명된 특정 실시형태에 대하여, 2차 모듈(30)의 움직임 동안 각각의 1차 코일(22a, 22b 및 22c)을 통해 흐르는 부하 전류 세기의 진폭에서의 변화의 그래픽 묘사는 도 7b의 그래픽 묘사와 동일할 것이다.
도 7b 및 도 7c의 그래프의 구역(47)이 2차 모듈(30)의 움직임 동안 2차 코일(32)의 이동 길이를 도시하며, 이 때문에, 2차 코일의 위치를 추정하는 것이 가능하며, 그러므로 또한 1차 모듈(20)과 관련된 2차 모듈(30)의 위치를 추정하는 것이 또한 가능하다는 것에 유의해야 한다. 그러나, 2차 모듈의 위치가 이러한 구역을 넘어서 위치될 때 2차 모듈의 위치가 중요하지 않으면, 2차 모듈(30)의 움직임이 이러한 구역을 넘어서 연장되는 것을 방지할 수 있는 것은 없다.
또한 2차 코일을 통해 각각의 1차 코일에 의해 발생된 자기장 플럭스의 진폭을 나타내는 다른 파라미터가 사용될 수 있다는 것에 유의해야 한다. 그러므로, 1차 코일에 대한 부하 전류의 세기의 진폭을 사용하는 것보다는 오히려, 부하 전압이 AC 전류원(그리고 AC 전압원이 아님)에 의해 공급되는 것으로 고려되면, 예를 들어 1차 코일에서 부하 전압의 진폭을 측정하는 것이 가능하였을 것이다.
도 7d는 2차 코일(32)의 단자 양단의 전압의 진폭(44)의 시간 경과에 따른 전개를 도시한다. 이러한 전압은, 1차 코일(22a 및 22b)에 의해 각각 발생되고 2차 코일(32)을 통과하는 자기장(23a 및 23b)에 의해 유도된다. 전술한 바와 같이, 2차 코일(32)을 향한 1차 코일(22a 및 22b)의 표면적의 합이 2차 모듈의 움직임 동안 실질적으로 일정하기 때문에, 2차 코일(32)을 통해 1차 코일의 세트에 의해 발생된 총 자기장 플럭스의 진폭은 또한 2차 코일의 위치에 관계없이 실질적으로 일정하다. 그러므로, 2차 코일(32)에서 1차 코일(22a 및 22b)에 의해 유도된 전압의 진폭(44)은 전개 위치로부터 후퇴 위치로 또는 그 반대로 손잡이의 움직임 동안 2차 회로(31)와 관련된 1차 회로(21)의 위치에 관계없이 일정하다. 그러므로, 1차 모듈(20)로부터 2차 모듈(30)로 유도 결합을 통한 에너지의 전송은 도어 손잡이의 위치에 관계없이 효율적이고 연속적으로 발생한다. 따라서, 도어 손잡이 모듈(20)로의 전력의 원격 공급은 손잡이의 전개 동안에도 연속적이다.
그러므로, 본 발명은, 2차 모듈(30)이 1차 모듈(20)과 관련하여 움직일 수 있고 예를 들어, 2차 모듈의 위치를 추정하거나 또는 2개의 모듈 사이의 무선 통신을 위한 것과 같은 다른 기능을 수행하도록 사용될 수 있는 원격 전력 공급 디바이스(10)를 제안하는 것에 의해 종래 기술의 단점을 극복한다.
그러나, 본 발명은 설명되고 도시된 예시적인 실시형태로 제한되지 않는다. 특히, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같은 1차 코일 및 2차 코일의 형상 및 배열은 제한적인 것으로 해석되어서는 안 된다. 동일한 것이 1차 회로와 관련된 2차 회로의 움직임에도 적용되며, 이러한 움직임은 반드시 병진 움직임으로 제한되지 않는다.
또한, 전술한 실시형태가 자동차 도어에 관하여 전술되었을지라도, 본 발명은 일반적으로 다른 개방 요소에 매우 잘 적용될 수 있다는 것에 유의해야 한다.
보다 일반적으로, 본 발명이 전개 가능한 도어 손잡이를 위한 시스템을 제조하는데 특히 잘 적합할지라도, 1차 모듈과 관련하여 움직이고 그 위치가 추정되는 것이 필요한 2차 모듈에 전력을 원격으로 공급하는 것이 필요한 다른 응용에도 이를 사용하는 것이 또한 고려될 수 있다.

Claims (10)

  1. 자동차 도어(11) 및 상기 도어와 관련하여 전개될 수 있는 손잡이를 포함하는 시스템으로서,
    상기 도어에 통합되는 1차 모듈(20)과 상기 손잡이에 통합되는 2차 모듈(30)을 포함하는 무선 전력 공급 디바이스(10)를 더 포함하며, 상기 1차 모듈이 자기 유도를 통해 상기 2차 모듈에 전력을 공급할 수 있는 전자기장을 형성하도록 구성되며, 상기 손잡이가 사용자의 손 또는 전자 열쇠의 존재를 검출하기 위해 센서를 포함하는 제어 회로(34)를 포함하되,
    상기 2차 모듈(30)은 사전 결정된 경로(33)에서 상기 1차 모듈(20)과 관련하여 움직일 수 있고, 상기 1차 모듈(20)은 적어도 2개의 1차 코일(22a, 22b)을 포함하며, 상기 2차 모듈(30)은 2차 코일(32)을 포함하고, 상기 1차 코일 및 상기 2차 코일은,
    Figure pct00020
    상기 1차 코일이 상기 1차 코일의 각각의 축을 따라서 동일한 방향으로 배향된 각각의 자기장을 형성하도록,
    Figure pct00021
    상기 2차 모듈이 상기 경로(33)를 따라서 움직일 때, 상기 2차 코일은 제1의 1차 코일(22a)로부터 제2의 1차 코일(22b)로 움직이도록,
    Figure pct00022
    상기 2차 코일을 통해 1차 코일(22a, 22b)의 세트에 의해 발생된 총 자기장 플럭스의 진폭이 실질적으로 일정하여, 상기 경로(33)에서 상기 2차 코일(32)의 위치에 관계없이 상기 1차 모듈(20)에 의해 상기 2차 모듈(30)로 전력의 연속적인 원격 공급을 가능하게 하도록,
    Figure pct00023
    상기 1차 모듈(20)이 상기 2차 모듈(30)로 전송될, 상기 제어 회로(34)로부터의 정보의 항목에 기초하여 상기 1차 코일(22a, 22b)의 단자 양단의 전압(41)의 진폭을 변조시키도록 더 구성된 "제어 회로"(25)라 지칭되는 전자 회로를 포함하도록,
    Figure pct00024
    상기 2차 모듈(30)이 상기 1차 모듈(20)에 전송될 정보의 항목에 기초하여 상기 2차 코일(32)의 단자 양단의 전압의 진폭을 변조시키도록 구성된 "전송 회로"(36)라 지칭되는 전자 회로를 더 포함하도록
    구성되는 것을 특징으로 하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 "제어 회로"(25)는 각각의 1차 코일(22a, 22b)에 대해, 상기 2차 코일(32)을 통해 고려중인 상기 1차 코일에 의해 발생된 자기장 플럭스의 진폭을 나타내는 파라미터를 측정하고 상기 측정에 기초하여 상기 경로(33)에서의 상기 2차 모듈(30)의 위치를 추정하도록 구성되는, 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 2차 코일(32)을 통해 1차 코일(22a, 22b)에 의해 발생된 자기장 플럭스의 진폭을 나타내는 상기 파라미터는 상기 1차 코일에서 흐르는 부하 전류(42a, 42b)의 세기의 진폭인, 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 1차 모듈(20)의 상기 제어 회로(25)는 상기 2차 모듈(30)의 추정된 위치에 기초하여 상기 1차 모듈과 관련하여 상기 2차 모듈을 움직이는 모터를 제어하도록 더 구성되는, 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2차 모듈(30)은 상기 경로(33)에서 상기 2차 모듈의 위치에 관계없이 DC 전압 전력 공급을 상기 2차 모듈(30)에 제공하도록 상기 1차 코일(22a, 22b) 중 적어도 하나와 상기 2차 코일(32) 사이에서 자기 유도를 통해 전송된 전기 에너지를 회복하도록 구성된 "원격 전력 공급 회로"(37)라 지칭되는 전자 회로를 포함하는, 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2차 모듈(30)이 따르는 상기 경로(33)는 상기 1차 모듈(20)과 관련된 상기 2차 모듈의 병진 움직임에 대응하는, 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 코일(22a, 22b) 및 2차 코일(32)은, 상기 2차 모듈(30)이 상기 경로(33)를 따라서 움직일 때, 상기 2차 코일(32)이 상기 제1의 1차 코일(22a)로부터 상기 제2의 1차 코일(22b)로 움직이고, 상기 2차 코일을 향한 상기 제1의 1차 코일의 표면적이 상기 2차 코일을 향한 상기 제2의 1차 코일의 표면적의 반대 방식으로 전개되고, 상기 2차 코일을 향한 상기 1차 코일(22a, 22b)의 표면적의 합이 상기 경로(33)에서 상기 2차 코일(32)의 위치에 관계없이 실질적으로 일정하도록 구성되는, 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    Figure pct00025
    상기 제1의 1차 코일(22a) 및 상기 제2의 1차 코일(22b)은 각각 평행한 축을 가지며, 상기 축에 직교하는 평면에서 동일한 직각 삼각형 형상을 갖고,
    Figure pct00026
    상기 제1의 1차 코일(22a)과 상기 제2의 1차 코일(22b)은 2개의 직각 삼각형이 직사각형을 형성하도록 배열되며, 상기 직각 삼각형의 빗변은 서로 마주하여 위치되고 상기 직사각형의 대각선을 형성하며,
    Figure pct00027
    상기 2차 코일(32)은 상기 2차 코일의 축에 직교하는 평면에서 직사각형의 형상을 갖고,
    Figure pct00028
    상기 2차 모듈(30)은 상기 제1의 1차 코일(22a) 및 상기 제2의 1차 코일(22b)에 의해 형성된 상기 직사각형의 길이 또는 폭을 따라서 병진 움직임으로 움직이는, 시스템.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2차 모듈(30)이 상기 경로(33)를 따라서 움직일 때, 상기 2차 코일은 상기 제1의 1차 코일(22a)로부터 상기 제2의 1차 코일(22b)로 움직이고, 상기 2차 코일(32)을 향한 상기 제1의 1차 코일의 턴(trun)의 수는 상기 2차 코일을 향한 상기 제2의 1차 코일의 턴의 수와 반대 방식으로 전개되는, 시스템.
  10. 자동차로서,
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에서 청구된 바와 같은 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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