KR20200060749A - 이중-안전 광학 무선 전력 공급장치 - Google Patents

이중-안전 광학 무선 전력 공급장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20200060749A
KR20200060749A KR1020207012111A KR20207012111A KR20200060749A KR 20200060749 A KR20200060749 A KR 20200060749A KR 1020207012111 A KR1020207012111 A KR 1020207012111A KR 20207012111 A KR20207012111 A KR 20207012111A KR 20200060749 A KR20200060749 A KR 20200060749A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
transmitter
emission state
emission
transmission system
sensors
Prior art date
Application number
KR1020207012111A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102638874B1 (ko
Inventor
오르탈 알퍼트
리오르 골란
오리 모르
란 사기
오머 나미아스
요람 아슈쉬
요아브 비더만
조하르 밀스-레빈
얀 로쉬
이얄 콘포르티
Original Assignee
위-차지 리미티드.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 위-차지 리미티드. filed Critical 위-차지 리미티드.
Priority to KR1020237027891A priority Critical patent/KR20230128128A/ko
Publication of KR20200060749A publication Critical patent/KR20200060749A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102638874B1 publication Critical patent/KR102638874B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
    • H04B10/806—Arrangements for feeding power
    • H04B10/807—Optical power feeding, i.e. transmitting power using an optical signal
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/30—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using light, e.g. lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/60—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power responsive to the presence of foreign objects, e.g. detection of living beings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Transmitters (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

송신기, 수신기, 수신기 기능 모니터 유닛, 송신기 기능 모니터 유닛 및 적어도 2 개의 센서를 갖는 이중 안전 무선 전력 전송 시스템이 설명된다. 송신기는 적어도 하나의 낮은 방출 상태 및 적어도 하나의 높은 방출 상태를 가지며, 높은 방출 상태는 더 높은 방출 및 더욱 복잡한 안전 시스템을 가진다. 송신기는 수신기 제어 유닛 오기능, 송신기 제어 유닛 오기능, 미리 결정된 수준보다 더 큰 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성, 또는 적어도 두 개의 센서에서 발생하는 결과들 사이의 불일치를 검출할 때 낮은 방출 상태로부터 임의의 높은 방출 상태로 전환하는 것을 배제할 수 있다. 그러한 배제의 두 가지 상이한 방법이 신뢰성을 개선하기 위해 동시에 또는 연속적으로 사용될 수 있다. 송신기 제어 유닛은 센서로부터의 데이터를 분석하고 계산을 수행하여 배제가 필요한지 그리고 어떤 유형의 배제가 필요한지를 결정한다.

Description

이중-안전 광학 무선 전력 공급장치
본 발명은 무선 레이저 전력 시스템, 특히 안전 시스템을 갖는 시스템에 관한 것이다.
휴대용 전자 장치를 충전하기 위해 무선 전력을 전송하기 위한 시스템이 존재한다. 이들 시스템이 사용자를 다양한 장(field)(예를 들어, RF, 레이저, 자기, 전기 또는 초음파)에 잠재적으로 노출시키므로, 이들은 그러한 장에 대한 사용자 노출을 방지하도록 설계된 몇몇 종류의 안전 시스템을 요구한다.
그러한 장에 대한 사람 노출은 다음과 같은 다양한 표준, 규정 및 법률에 의해 규제된다:
미국 연방 규정집, 타이틀 21, 8 권, 챕터 I, 서브 챕터 J 파트 1040 ANSI Z136.1(US Code of Federal regulations, title 21, volume 8, Chapter I, Subchapter J part 1040),
ANSI Z136.1,
IEC60825 표준 시리즈(IEC60825 series of standards), 및
비-이온화 방사선 권고 및 간행물 국제위원회(the International committee for non-ionizing radiation recommendations and publications).
세계적으로 유명한 전문가들의 지식을 바탕으로 하는 이들 간행물에서 볼 수 있는 바와 같이, 공개 노출에 안전한 것으로 간주되는 방사선 수준은 대부분의 용도에 필요한 몇 와트의 전력 전달을 허용하는데 충분하지 않다. 예를 들어, 그러한 안전 수준은 대부분의 휴대용 전자 장치에 전력을 공급하는데 충분히 높지 않으므로, 적절한 전력을 제공하기 위해서는 빔에 대한 사람, 동물 및 물체의 노출을 피하기 위한 조치를 취해야 한다. 예를 들어, 10 Wh 배터리를 가진 휴대폰을 텅빈 상태로부터 완전 충전 상태로 2 시간 동안 충전하려면, 적어도 5 와트의 전력이 배터리로 전송될 필요가 있다. 결과적으로, 적어도 5 W의 전력이 송신기로부터 수신기로, 전형적으로 송신기로부터 수신기로의 에너지 빔에 의해 운반될 필요가 있다. 변환 효율이 전형적으로 100 %보다 훨씬 작기 때문에, 송신기로부터 수신기로 전송되어야 하는 에너지의 양은 더 높다.
심지어 그러한 수준의 전력이 빔에 의해 손상되기 쉬운 사람이나 다른 물건에 해를 끼칠 수 없도록 보장하기 위한 신뢰할 수 있는 안전 시스템이 통합되어 있지 않는 한, 그러한 전력 수준은 다양한 표준, 규정 및 법률에 의해 허용되는 수준을 실질적으로 초과한다. 예를 들면 다음과 같다:
미국에서, CFR(Code of Federal Regulations), 타이틀 21, 8 권, 챕터 I, 서브챕터 J 파트 1040(2014년 4월 개정)이 발광 제품-레이저 제품에 대한 성능 표준을 다루고 있다.
비-가시 파장의 경우, 등급 I, 등급 III-b 및 등급 IV 레이저(등급 II, IIa 및 IIIa는 400 nm 내지 710 nm 레이저, 예를 들어 가시 레이저)를 위한 것이다.
비-가시 파장 중에서, 등급 I은 일반 공공 용도에 안전한 것으로 간주되고 등급 IIIb 및 IV는 불안전한 것으로 간주된다.
0.1 내지 60 초 노출에 대한 미국, CFR 21, 8 권, 챕터 I, 서브챕터 J 파트 1040에 따른 등급 I 레이저의 MPE(Maximal Permissible Exposure Value)는 도 1의 그래프에 표시되며, 다음 사항을 보여준다:
1. 최대 허용 가능한 노출 수준은 일반적으로 파장에 따라 증가하고 노출 기간에 따라 감소한다.
2. 사람이 빔에 노출된 후 0.1 초간 레이저가 꺼지더라도 "US-CFR 21 ~ 1040"에 명시된 요구사항을 충족하기 위해서 1.25 W 이하의 광이 2.5 ㎛ 이하 파장 및 그보다 훨씬 더 작은 단파장에서 전송될 수 있다. 의무적이고 신뢰 가능한 안전 시스템 없이, 수 밀리 와트의 레이저 출력만이 허용되며, 이는 전기로 다시 변환될 때 대부분의 휴대용 전자 장치를 충전하는데 필요한 전력(예를 들어, 휴대폰은 완전 충전을 위해 1 내지 15 W가 필요함)보다 상당히 적은 전력을 공급할 것이다. 지문 및 먼지가 레이저 광을 산란시키고 투명한 표면이 이를 반사시키거나 산란시킬 수 있다는 것이 당업계에 주지되어 있다. 1 내지 12 W 전력을 사용하여 충전된 전형적인 전화기에 대한 것과 같이 고 전력을 전송하려면, 레이저로부터 전력으로의 변환 비효율(그의 효율은 전형적으로 50 % 미만임)을 고려한 후에도 2 내지 24 W의 레이저 출력이 필요할 것이다.
따라서, 그러한 전형적인 전화기를 충전하기 위해서, 등급 IV 레이저에 대응하는 출력을 갖는 레이저가 필요할 수 있다. 등급 IV 레이저에 대해서, 메인 빔으로부터 산란된 방사선조차도 위험하다. 미국의 "CFR 21, volume 8, revised on April 2014, Chapter I, Subchapter J part 1040"에 따르면, 0.5 초 초과의 노출을 위해서 0.5 W 초과의 400 nm 내지 1400 nm의 레이저는 보통, 등급 IV 레이저로 간주되며, 레이저 안전을 보장하기 위해 특별히 설계된 흡수 요소로부터의 산란을 제외하면, 그러한 레이저로부터 산란된 방사선조차도 위험할 수 있다. 그러한 레이저는 많은 안전 기능을 가질 것이 요구되고 잠금 키, 경고 수준과 같은 예방적 경고 및 제한 기능을 요구하며 레이저 사용자는 보통 안전 고글을 착용하고 적절한 훈련을 받을 것이 요구된다. 예시적인 경고 수준을 도시하는 도 2가 이제 참조된다.
한편, 사람이 고출력에 대한 접근을 허용하지 않는 안전 시스템이 그러한 고출력 레이저에 장착된 경우, 전력이 높더라도 등급 I 레이저로서 분류될 수 있다. 예를 들어, 고출력 레이저가 레이저 빔에 대한 접근을 허용하지 않는 보호 하우징에 포위된 경우, 이는 등급 I 레이저 제품으로 간주될 수 있고 공공 용도로 적합할 수 있다. 예를 들어, 사무용 레이저 프린터는 고출력 레이저가 내장되어 있지만, 이들은 전형적으로 등급 I 레이저 제품이다. 접근할 수 없는 인클로저(enclosure)에 밀봉되어 있으므로, 레이저 빔은 접근할 수 없다.
따라서 유연하고 포괄적이며 강력한 안전 시스템이 없으면, IIIb 등급 또는 IV 등급 레이저는 공공 용도에 적합하지 않다. 일상적인 환경에서 레이저를 사용하여 전력의 전송을 허용하기 위해서는 안전 시스템이 필요하다는 일반적인 동의가 있다. 본 출원의 출원일에, 그러한 시스템은 상업화되지 않은 것으로 보인다. 공동 용도용으로 설계된 시스템은 숙련된 전문가가 운영하도록 설계된 시스템과 상이하다. 즉, 숙련된 전문가가 문제를 식별하고 그에 대응하는 것에 의존할 수 없다. 대중에게 고출력 레이저의 사용을 허용하기 위해서, 사람, 동물 및 물체가 위험한 수준의 방사선에 잠재적으로 노출되는 것을 신뢰할 수 있게 방지해야 하는 안전 시스템이 제자리에 있어야 한다.
종래 기술에는 사용자가 불안전한 방사선 수준에 노출되는 것을 방지하도록 설계된 많은 그러한 안전 시스템이 존재한다. 그러나, 종래 기술의 시스템은 안전 시스템 자체의 신뢰성 또는 기능성을 보장하기 위한 시스템 또는 방법을 제자리에 갖지 않는다. 따라서, 종래 기술의 시스템은 심지어 최적이 아닌 조건하에서 신뢰성 있고 이중 안전 작업을 보장하지 않는 것으로 보인다. 종래 기술의 시스템은 안전 시스템이 예상대로 실제로 작동하는지를 검증하기 위한 서브시스템이 장착되지 않은 것으로 보인다. 또한, 종래 기술 시스템은 안전 시스템의 특정 구성요소에 대한 손상 또는 오기능을 식별하고 그에 대해 적절하게 반응할 수 있는 장비를 갖추고 있지 않다. 마지막으로, 종래 기술의 시스템은 개별적으로 또는 조합하여 잠재적인 위험을 제시할 수 있는 다양한 변화 환경 및 내부 요인 또는 상황을 고려하지 않는다.
MPE를 초과하기 전에 고출력 빔을 끌 수 있게 하는데 충분히 빠른 응답 시간을 허용하거나 사람, 동물 및 물체가 빔에 접근하지 못하게 하는 다양한 안전 시스템이 있을 수 있다. 몇몇 종래 기술의 시스템은 빔 내에 있을 법한 물체 또는 사람을 검출하도록 고안된 안전 및 위험 검출 시스템을 포함하고, 그러한 물체가 검출될 때 빔을 신속하게 끄거나 빔을 감쇠시킨다. 전형적으로, 그러한 안전 시스템은 심지어, 잠재적으로 위험한 상황에서 여유를 제공하도록 배열된다.
불안전한 방사선 수준에 대한 사용자의 노출을 방지하도록 설계된 안전 시스템을 포함하는 종래 기술의 시스템이 설명된다. 몇 가지 예는 다음을 포함한다:
US20100320362 A1에서, 본 출원과 공동 발명자가 있는 "무선 레이저 전력 송신기"에 대해서, 전력을 전송하기 전에 수신기로부터 확인 안전 신호를 기다리는 시스템이 설명되며, 안전 신호는 안전 조건이 실제로 만족됨을 나타낸다(예를 들어, 수신기에 의해 레이저가 수신되어 송신기와 수신기 사이에 물체가 놓여있지 않음을 나타낸다).
US20070019693 또는 US 20100320362 A1과 같은 몇몇 종래 기술 참조에서, 안전 시스템은 주어진 구성에서 시스템으로부터 잠재적으로 방출될 수 있는 방사선 수준을 안전 표준에 의해 설정된 접근 가능한 배출 한계와, 때로는 심지어 안전 여유가 있는 경우와 비교하고, 그러한 임계 값을 초과할 때 빔 방출을 종료한다.
예를 들어, 소프트웨어 및 컴퓨터 하드웨어를 사용하여 복잡한 계산을 수행함으로써 빔을 안전하게 작동할 수 있는 지의 여부를 결정하는 몇몇 종래 기술의 시스템, 예컨대 US20070019693 A1은 안전을 보장하기 위해 복잡한 시스템을 사용한다. 그러나 시스템이 복잡할수록 고장, 오기능, 결함 및 버그(bug)가 발생하기 쉽다.
하드웨어와 소프트웨어가 더욱 복잡해짐에 따라서, 신뢰할 수 있는 구성요소의 선택이 점점 어려워지고 복잡한 알고리즘과 소프트웨어의 검증이 문제화되고 있다. 수신기로부터 안전 확인 신호("OK 신호")를 수신(및 안전 여유 유지)하는 것은 상이한 제작업체의 송신기와 수신기 사이의 전력 빔 응용분야에서 안전 작동을 보장할 수 없으며, 이는 예기치 않게 상호 작용할 수 있다.
종래 기술의 안전 시스템은 종종, "빔에서의 물체 검출"에 초점을 맞추고 시스템 또는 주변 환경에 존재할 수 있는 과도한 자연 변화, 요인 및 문제점을 고려할 수 없다. 예를 들어, 위에서 언급된 US20100320362 A1에서, 송신기는 빔을 연속적으로 켜기 전에, 레이저 빔이 수신기에 의해 성공적으로 수신되었음을 나타내는 확인 신호를 수신기로부터 기다린다. 빔이 차단되면, 수신기가 확인 신호를 끄고 빔을 끈다. 그러한 시스템은 예를 들어, 빔이 수신기에 도달하지 않으면, 구체적인 잠재적 위험을 검출할 수 있다.
US20070019693A1과 같은 종래 기술의 시스템은 CPU 및 카메라 그리고 이미지 처리 프로그램을 사용하는데, 이는 시스템을 복잡하게 하지만 이들 시스템이 버그 및 오기능에 반응할 수 있다는 암시는 없다.
예를 들어, 도 10의 단계(139, 140)에서 제어기가 그 지점에서 실패하거나 오기능하는 경우 제어기가 "연속 펌프 전력을 사용하여 이득 매체를 계속 켜기"로 결정하는 US20100320362 호에서와 같은 제어기의 사용을 제안하지만, 레이저는 계속 켜져 있을 것이고 시스템은 일반적으로 제어기에 의해 수행되는 안전 기능을 무시할 것이다.
몇몇 종래 기술의 시스템은 낮은 방출 상태로 전환되는데, 이는 전형적으로, 전원을 레이저로 끄거나, 전력을 낮추도록 지시하는 코드를 레이저 드라이버에 송신하는 오프 상태이다. 몇몇 종래 기술의 시스템은 센서로부터의 잠재적 위험을 나타내는 경우, 전형적으로 빔 경로에 물체를 나타내는 경우에 낮은 방출 상태로 변경된다. 그러나 낮은 상태로 전환하는 이러한 단일 측면 방법(single faceted method)은 종종 신뢰할 수 없고 스위치 자체에서 발생하는 것과 같은 오류에 대해 탄력적이지 않다.
안전 문제와 관련이 있을 수 있는 다른 종래 기술 시스템은 다음을 포함한다:
US5,260,639, US6,407,535, WO1998/013909, US6,633,026, US 8,748,788, US2007/0019693, US2010/0320362, US2007/0019693, US2010/0012819, US2010/0194207, US6,407,535, US6,534,705, US6,633,026, US2006/0266917, US6,967,462, US6,534,705, US8,399,824, US8,532,497, US8,600,241, US5,771,114, US6,222,954, US8,022,346, US8,399,824, 및 US8,532,497.
따라서 대중이 접근할 수 있는 장소에서 시스템을 안전하게 작동할 수 있는 수준으로 그리고 전문 운영자의 감독 없이 신뢰할 수 있고 이중 안전 작동을 보장하는 신규한 시스템이 필요하다.
본 명세서의 본 섹션 및 다른 섹션에서 언급된 각각의 공보의 개시는 각각 그 전체가 원용에 의해 본 출원에 포함된다.
현재 개시된 시스템은 복잡한 전자 하위 구성요소를 이용하는 안전 시스템을 포함하는 신뢰할 수 있고 이중 안전장치를 갖춘 전력 전송 시스템을 제공한다는 점에서 종래 기술의 시스템과 상이하다. 이들 시스템은 시스템의 다양한 오기능 및 공공 환경에서 발생할 수 있는 다양한 "오류" 또는 잠재적 위험 요인에도 또한 탄력적이다. 그러한 시스템은 전통적인 종래 기술의 안전 시스템보다 사용자, 동물 및 재산에 대한 잠재적 위험을 더욱 완전하게 감소시키고, 일반적으로 방출 수준이 정상 작동 및 오류 조건 모두에서 안전한 임계 값을 초과하지 않도록 보장한다. 그러한 보증은 전문적인 개입이나 감독에 의존하지 않고 자동 방식으로 가능하다.
3 가지 지침 원리는 현재 개시된 시스템을 기존의 종래 기술 시스템과 구별한다:
1. 현재 개시된 시스템은 자가 진단이며, 종래 기술 시스템에 의해 일반적으로 취급되지 않는 유형의 에러, 문제점, 오기능, 오류, 결함 및 편향의 유형을 검출하고 그에 안전하게 응답한다. 예를 들어, 현재 개시된 예시적인 시스템은 그의 구성요소 중 하나에서 오기능을 검출 또는 예측할 수 있고, 그의 값 또는 기능이 그의 공칭 값 또는 기능으로부터 변화하는 구성요소를 검출할 수 있고, 안전 시스템 작동을 유지하는 방식으로 이들 오류에 자동 응답한다.
2. 현재 개시된 시스템은 그러한 에러, 문제점, 오기능, 오류, 결함 및 편향으로부터 안전하게 복구할 수 있도록 구축된다.
3. 현재 개시된 시스템은 빔 부근에서 물체를 검출하는 것 이외에, 안전 한계를 초과하는, 사람이 접근 가능한 방출로 또한 지칭되는 방사선에 대한 사람의 접근 가능성을 추정할 수 있다. 잠재적으로 위험한 사람이 접근 가능한 방출이라는 용어는 본 명세서 전반에 걸쳐서 안전 한계를 초과하는 사람이 접근 가능한 방출을 설명하기 위해서 사용된다. 현재 개시된 시스템은 손실, 불량구성, 먼지, 구성요소 오기능, 소음, 편향 및 구성요소의 노화와 같은 현실 문제점 또는 변형이 불가피하다는 사실을 고려한다. 예를 들어, 표면으로부터의 반사는 모니터링 및 추적되어야 하는 시스템으로부터의 연속적인 "누출"을 제공한다. 또한, 현재 개시된 시스템은 다중 측정, 데이터 측정점 또는 계산 결과를 사용하여 다중 고유 요인 또는 환경 요인의 조합 위험을 추정할 수 있다. 따라서 심지어 단일 센서 또는 요인이 높은 위험을 나타내지 않을 때라도, 시스템은 둘 이상의 센서 또는 요인으로 표시된 조합 위험이 안전을 보장하기 위해 조치를 취할 필요가 있는 지의 여부를 결정할 수 있다. 위험은 하나 이상의 센서로부터 예상되는 정상 범위의 데이터로부터의 이탈에 기초하여 결정될 수 있다. 따라서 현재 안전 시스템은 전형적으로, 다중 데이터 측정점과 정교한 알고리즘을 사용하여 잠재적으로 위험한 사람이 접근 가능한 방출의 가능성을 추정하는 개념을 사용하여 구축된다.
현재 시스템의 예시적인 구현예는 전형적으로 적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 갖는 무선 전력 전송 시스템이다. 시스템은 또한, 외부 제어 유닛, 추가 송신기 및 전력 중계기를 포함할 수 있으며, 이중 안전 작동을 위한 많은 기능이 송신기, 수신기(들) 및 외부 모듈 사이에 상이한 방식으로 할당될 수 있다.
송신기는 빔을 방출하기 위한 빔 발생기, 및 전형적으로 수신기(들)의 방향으로 빔을 편향시키기 위한 빔 편향 유닛을 가진다.
송신기는 또한, 전형적으로 제어기 또는 송신기 제어 유닛 및 적어도 하나의 센서를 포함한다.
수신기는 또한, 제어기, 또는 수신기 제어 유닛, 및 시스템의 안전한 작동에 관한 정보를 제공하는데 사용될 수 있는 적어도 하나의 수신기 센서를 포함할 수 있다. 몇몇 구현예에서, 수신기 센서는 수신기 외부에서 부분적으로 구현될 수 있으며, 예를 들어 반사기가 수신기에 통합되면, 송신기는 수신기 데이터의 일부를 원격으로 측정할 수 있다.
수신기는 또한, 전형적으로 전압 변환 회로 또는 최대 전력 지점의 추적 및 추종을 가능하게 하는 회로가 있거나 없는 광전지와 같은 전력 변환 요소를 포함한다.
현재 개시된 시스템은 임계 값을 초과하는 사람이 접근 가능한 방사선의 잠재성에 대한 평가를 결정하기 위해 수신기, 송신기 또는 시스템의 다른 곳에 위치될 수 있는 적어도 2 개의 센서를 사용한다. 본 개시 전반에 걸쳐 사용되는 바와 같은 용어 센서는 사람이 접근 가능한 방사선에 대한 잠재성의 평가뿐만 아니라, 데이터를 처리하는데 사용된 알고리즘 및 구성요소를 결정하는데 관련된 데이터를 발생하고, 임계 값을 초과하는 사람이 접근 가능한 방사선에 대한 잠재성을 나타내는 출력을 산출하는 적어도 하나의, 그러나 많은 경우에 복수의 구성요소를 설명한다. 센서의 예는 추적 센서; 위치 센서; 타이머; 시간 시계; 방향 센서; 수신기 방위 센서; 온도 센서; 송신기 방출 전력 센서; 수신기 수신 전력 센서; 통신 링크; 파장 센서; 송신기 충격 센서; 수신기 충격 센서; 빔 형상 센서; 컴퓨터 메모리에 저장된 시간 및 장소와 관련된 데이터 세트; 습도 센서; 가스 센서; 레인지 센서(range sensor); 광학 센서; 워치독 회로(watchdog circuit); 및 통신 수단을 통한 제어 센터로부터의 표시일 수 있다. 때로는 동일한 매개 변수를 측정하기 위한 두 개의 센서가 있을 수 있거나 센서가 상이한 비교 가능한 매개변수를 측정할 수 있다. 예를 들어, 레이저 다이오드에 공급된 전류는 레이저 드라이버에 대한 제어 용어(control word) 및 레이저 다이오드로부터 방출된 광학 전력과 비교될 수 있다. 이러한 예에서, 모두 세 개의 이들 값은 본질적으로 대응하는 값을 제공해야 한다. 때로는 수학 공식이 사용되어 상이한 센서로부터의 데이터를 입력하고 비교 가능한 결과를 제공할 수 있다. 예를 들어, 온도 의존 효율로 나눈 수신기의 전압과 전류의 곱은 레이저로부터 방출된 전력과 비교될 수 있다. 시스템은 시스템이 높은 방출 또는 낮은 방출 상태에 있는지를 결정하기 위해서 하나 이상의 방출 상태 센서를 가질 수 있으며, 이들 상태가 이제 정의된다. 송신기는 2 개 이상의 상태로 있을 수 있는데, 그 중 하나가 낮은 방출 상태이고 다른 하나 이상의 상태가 높은 방출 상태이다.
낮은 방출 상태는 본 명세서 전반에서 임계 값 미만의 사람이 접근 가능한 방출을 갖는 것으로 공지된 시스템의 상태를 설명하기 위해서 사용되며, 이러한 임계 값은 전형적으로 적어도 하나의 공지된 안전 표준에 의해 정의되는 것보다 낮다. 용어 표준은 특히, 안전 관련 간행물, 규정, 표준, 권장사항 및 법률을 포함한, 그의 광범위한 의미로 사용된다. 낮은 방출 상태는 전형적으로 그의 안전 또는 사람이 접근 가능한 낮은 방출을 달성하기 위해서 복잡하고 에러/오류/결함/오기능/버그가 발생하기 쉬운 구성요소에 크게 의존하지 않아야 한다. 사람이 접근 가능한 방출이 임계 값보다 낮을 가능성이 높은, 낮은 접근 가능한 방출을 가짐으로써 시스템을 안전하게 하는 많은 상이한 방법이 있다. 낮은 방출 상태 또는 안전 상태의 가장 간단한 예는 레이저가 꺼졌을 때이지만, 본 개시의 다른 예시적인 구현예는 저전력 레이저 작동, 고속 스캐닝 빔을 포함하므로, 빔은 오랫동안 동일한 장소에 있지 않고, 레이저는 "빔 블록(beam block)"을 겨냥하고, 레이저는 예를 들어, 셔터에 의해 차단되고, 확산기가 빔에 추가되고, 빔은 다중 빔으로 분할된다.
높은 방출 상태는 본 개시 전반에 걸쳐 사용되는 용어이며 낮은 방출 상태에서 허용 가능한 가장 높은 방출보다 더 높은 방출을 갖는 시스템의 상태를 설명하는데 사용된다. 전형적으로, 송신기로부터의 전체 방출이 낮은 방출 상태의 방출보다 더 높지만, 높은 방출 상태는 몇몇 안전 임계 값 미만의 사람이 접근 가능한 방출을 가진다. 이들 높은 방출은 일반적으로 안전 시스템에 의해 보호된다. 높은 방출 상태는 전형적으로, 낮은 방출 상태의 에너지보다 더 높은 에너지를 수신기로 전송하는데 사용된다. 전형적인 높은 방출 상태의 예는 송신기로부터의 빔을 갖는 상태이며, 그러한 빔 중 일부는 수신기를 겨냥하고, 그러한 빔은 수신기에 의해 거의 완전히 흡수된다. 안전 시스템은 임의의 광선에서 물체가 발견되지 않고 방출이 안전 한계를 초과하지 않게 보장하도록 시도하므로, 방출이 높더라도 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출이 적다. 그러나 그러한 안전 시스템은 보통, 복잡한 수단을 사용하여 작동하며 전형적으로 본 명세서에서 복잡한 전자 시스템으로 설명되는 CPU 또는 제어기 또는 ASIC 시스템 주위에 구축된다.
복잡한 전자 서브시스템은 다수의 전자 구성요소, 전형적으로 적어도 수십만 개의 구성요소를 포함하고, 전형적으로 또한 코드 또는 스크립트(script)를 실행하는 서브시스템을 설명하기 위해서 본 개시 전반에 걸쳐 사용되는 용어이다. 그러한 복잡한 전자 서브시스템의 예는 프로세서, 제어기, ASIC 및 내장 컴퓨터이다. 그러한 시스템은 대단히 큰 수의 가능한 상태를 가져서, 제품에서 모든 가능한 상태를 테스트하는 것은 거의 불가능하다. 예를 들어, 프로세서는 108 개 이상의 트랜지스터를 가질 수 있어서, 예를 들어 통과하는 감마 입자는 상기 송신기 중 하나가 랜덤 신호를 방출하게 할 수 있다. 프로세서는 그러한 랜덤 신호가 발생될 때 대단히 많은 수의 상태가 있을 수 있으며, 그 결과는 예측할 수 없고 테스트하기가 극히 어렵고, 심지어 D. Aslam 등의 논문, 물리 과학 국제 저널, 4(7):962-972,2014에 설명된 바와 같이 시뮬레이션하는 것이 어려울 수 있다.
혼동을 피하기 위해, 본 개시에서 사용되는 바와 같은 용어 오류는 복잡한 시스템에서 발생하는 것으로 공지되는, 결함으로서 또한 공지된 일시적 오류뿐만 아니라, 용어 오류의 일반적인 해석과 같이 영구적인 오류를 포함하는 것을 의미한다.
예를 들어, Texas Instruments에 의해 제공되는 TMS320LF24xx와 같은 몇몇 제어기는 MTBF(오류들 사이의 평균 시간(Mean Time Between Failures))가 매우 길다. MTBF는 구성요소 수명을 테스트함으로써 테스트되며, 보통 구성요소가 영구적으로 고장날 때까지 경과 시간을 가속화하기 위한 테스트를 수행한다. 전형적으로, 그러한 테스트는 전도체의 국소 과열 또는 소음으로 초래될 수 있는 일시적 오류를 고려하지 않는다. 다른 예로서, 휴대폰 시스템을 고려한다. 용어 MTBF에서 사용되는 오류의 의미는 전화 캐칭 화이어(phone catching fire)와 같이 전화를 쓸모없게 만드는 이벤트를 포함할 수 있는 반면에, 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 단어 오류는 또한, 호출이 끊어지거나 시스템이 "중지"되게 하는 소프트웨어 오류를 포함하며, 이는 일시적인 오류이고 매우 짧다. 또한, 그러한 구성요소는 냉각 팬 또는 전원 공급장치와 같은 다른 구성요소 장애의 결과로써 또는 환경 온도 증가의 결과로써 장애가 발생할 수 있다.
Edmund B Nightingale, John(JD) Douceur, Vince Orgovan의 논문, EuroSys의 절차. 2011, ACM(2011년 4월 1일)에서, CPU에 대해 5일의 총 누적 CPU 시간 누적으로 실패율이 측정되었고 이는 ~ 0.3 %인 것으로 나타났으며, 두 번째 실패 확률이 훨씬 더 높다.
위의 논문에서 측정된 오류 이외에도, 그러한 시스템은 또한, 소프트웨어 버그, 메모리 누출, 메모리 장애, 소프트웨어 및 하드웨어 결함 그리고 기타 다양한 문제점과 같은 다른 에러가 발생하기 쉽다.
안전성 수준에 기여하는 요소의 다중성 및 상호작용으로 인해서, 현재 개시된 시스템은 특히, 종래 기술과 비교하여 그러한 장애, 버그, 메모리 누출, 감마 입자 통과 및 잡음에 의해 야기된 문제점에 대해 더욱 탄력적이다.
본 개시의 시스템은 또한, 전형적으로 적어도 하나의 기능 모니터 시스템을 가진다. 송신기와 관련된 송신기 기능 모니터 유닛 및 수신기와 관련된 수신기 기능 모니터 유닛이 있을 수 있다. 기능 모니터 시스템은 복잡한 전자 서브시스템을 모니터링하는 시스템을 설명하기 위해서 본 명세서에 전반에 걸쳐 사용되는 용어이다. 몇몇 기능 모니터 시스템은 카운트 다운으로 시스템을 재설정하도록 작동할 수 있으며, 여기서 제어기는 카운트 다운이 끝나기 전에 재설정하여 작동 상태가 양호함을 나타낸다. 카운트 다운이 끝날 때, 기능 모니터가 재부팅 신호를 제어기로 보낼 수 있다. 다른 기능 모니터 시스템은 열 방출 또는 통계 분석과 같은 다른 신호를 중계하여 복잡한 구성요소의 "상태"를 결정한다. 몇몇 경우에, 단일 기능 모니터가 사용되어 더욱 강력한 기능 모니터 시스템을 생성한다.
기능 모니터 시스템은 예를 들어, 짧은 시간 간격으로 반복적으로 재설정될 필요가 있는 카운트다운 타이머에 의해, 또는 복잡한 구성요소의 "양호한 상태" 신호 출력에 의해 구현될 수 있으며, 이는 종종 내부 안전 체크의 결과이다. 몇몇 경우에서, "양호한 작업 순서"의 검증은 두 구성요소 사이에 "대화" 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 기능 모니터는 복잡한 구성요소에 과업을 수행하도록 요청하고 공지된 출력에 대해 출력을 확인하거나, 온도(들), RF 방출, 전압 또는 작동 상태를 나타내는 기타 서명과 같은 제어기의 성능 서명을 측정함으로써, 또는 구성요소로부터 출력 통계치를 계산하여 "상태 서명"과 비교함으로써 출력을 확인할 수 있다. 기본적인 예는“출력 신호가 일정하지 않고 이들이 입력 신호에 응답하는지의 "체크”이다.
기능 모니터는 송신기 또는 수신기의 제어기와 같은 복잡한 구성요소를 체크할 수 있다. 그러한 체크는 주기적 체크, 예를 들어 매초마다의 체크를 수행하는 타이머에 기초에 기초하는 것과 같이 주기적일 수 있다. 대안적으로, 그러한 체크는 특정 작동 이전 또는 이후에 수행될 수 있으며, 그러한 예는 레이저가 지정된 수의 와트를 초과할 때마다 또는 복잡한 구성요소를 사용하여 안전 기능을 수행하기 전에 수행될 수 있다. 체크는 타이머, 버튼 누름, 특정 미러 위치와 같은 외부 신호에 기초하여, 또는 (예를 들어, 연속적으로)마지막 체크의 종료시 외부 트리거에 의해 또는 임의 간격으로 트리거될(triggered) 수 있다.
각각의 작동에서 기능 모니터는 전형적으로 다음 중 적어도 일부를 체크한다:
1. 제어기(들) 또는 복잡한 구성요소(들)로부터의 OK 신호(들)의 존재,
2. CPU/제어기/복잡한 구성요소로부터 임의의 신호의 존재,
3. 서명(예를 들어, 정확한 전류, 전압, 온도 또는 그러한 매개변수의 다른 조합 및 관계 등...),
4. CPU/제어기(예를 들어, 핑(ping))로부터의 유효한 응답, 또는
5. 제어기/CPU/복잡한 구성요소의 출력에 대한 통계적 지문.
다른 체크도 또한 예상될 수 있다.
기능 모니터는 전형적으로, 복잡한 구성요소의 오기능을 검출하는 그의 능력을 특징으로 한다. 전형적으로, 그러한 기능 모니터는 거짓 양성(false positives)의 작은 위험에 비용을 소요하더라도 오기능 검출에 대한 높은 확률을 갖도록 구성된다.
기능 모니터 시스템(들)으로부터 복잡한 구성요소 작동에서의 오류, 결함 또는 오기능의 가능성에 대해 표시할 때, 기능 모니터는 시스템이 임의의 관련된 높은 방출 상태로 전환하는 것을 방지한다. 이는 제어기가 이들 높은 방출 상태에서 많은 안전 관련 작동을 수행함에 따라서, 전형적으로 높은 방출 상태가 복잡한 안전 시스템과 복잡한 구성요소 또는 특정 복잡한 구성요소에 더 의존하기 때문이다. 그의 복잡성으로 인해, 높은 방출 상태는 오류에 의해 악영향을 받아서 사람, 동물 또는 재산에 잠재적인 위험을 생성할 개연성이 있다. 따라서, 낮은 방출 상태가 임계 값 미만인 사람이 접근 가능한 방출을 갖기 때문에, 그리고 그러한 낮은 방출을 유지함에 있어서 낮은 배출 상태를 유지하는 것이 더 안전하다. 오류가 검출된 구성요소에 시스템이 의존할 개연성이 없기 때문에, 그러한 상황에서 시스템이 낮은 방출 상태를 유지하는 것이 더 안전하다. 어느 구성 요소에 문제점이 있는지 정확하게 알 수 없더라도, 낮은 방출 상태가 문제의 구성요소로부터 악영향을 미칠 가능성이 작기 때문에, 시스템이 높은 방출 상태로의 전환을 배제하는 것이 여전히 유리하다. 많은 상황에서, 기능 모니터는 또한, 그러한 스위치가 필요할 때 시스템이 낮은 방출 상태로 전환하게 하지만, 몇몇 중복 시스템에서 그러한 즉각적인 조치가 필요하지 않을 수 있다. 기능 모니터는 자체 테스트, 재시작, 사용자, 운영자 또는 제작업체에 신호 보냄, 이벤트를 로그(들)에 등록하거나, 상황을 외부 제어 유닛에 통신하는 것과 같은 문제점을 추가로 수정하거나 식별하기 위한 조치를 추가로 유발할 수 있거나, 시스템의 작동 매개변수 중 적어도 일부를 변경할 수 있다.
현재 시스템은 또한, 안전 위험 검출, 임계 값을 초과하는 사람이 접근 가능한 방출 가능성, 그리고 안전 시스템의 의심되는 오작동과 같은 안전 관련 이벤트에 응답하는 방식에서 종래 기술의 시스템과 상이하다.
현재 개시된 시스템은 낮은 방출 상태로 변경되고, 이어서 새로운 구현예에서, 배제를 야기한 상황이 변경되고 실제로 변경되었는지를 확인하기 위해 시스템이 체크를 수행하거나, 사람이 초기화한 재설정 또는 원격 서버의 인터럽트와 같은 시스템에 대한 외부 개입이 발생할 때까지 시스템이 낮은 방출 상태로부터 높은 방출 상태로 전환하는 것을 배제한다. 전술한 오기능 및 결함의 검출 이외에도, 예시적인 개시된 시스템은 또한, 다음 상태 중 적어도 하나가 만족되면, 특정 안전 관련 이벤트 또는 가능하지만 특정 오작동이 없는 조건하에서 낮은 샹태로부터 높은 상태로의 전환을 방지한다:
1. 센서의 적어도 일부분은 미리 결정된 임계 값을 초과하는 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타내는 신호를 제공한다. 센서 또는 센서들은 잠재적으로 위험한 사람이 접근 가능한 방출 상황을 대표하는 데이터를 제공한다. 그러한 신호는 다중 센서의 데이터를 조합한 결과일 수 있다. 그러한 경우에, 시스템은 또한 보통, 시스템이 낮은 방출 상태로 즉시 전환하게 한다.
2. 시스템으로부터 잠재적으로 위험한 사람이 접근 가능한 방출 수준을 개별적으로 나타내는 센서가 없는 경우에도, 적어도 두 개의 센서에서 발생하는 결과 사이의 불일치가 검출된다. 이는 센서 중 하나 또는 센서가 담당하는 구성요소에 문제가 있음을 나타내는 상황이다. 그러한 경우에, 낮은 방출 상태로의 전환은 선택적일 수 있거나 필요할 수 있지만, 낮은 상태로부터 높은 상태로의 전환을 배제하는 것이 필연적이다.
본 개시의 맥락에서 사람이 접근 가능한 방출은 인체의 임의의 부분에 의해, 또는 고양이, 개, 물고기, 농장 동물, 생쥐, 도마뱀, 미러, 숟가락, 종이, 안경 및 금속 물체와 반사기와 같이 사람이 사는 곳에서 발견되는 애완 동물 및 물체의 임의의 부분에 의해 차단될 수 있는 제품으로부터의 전자기 방출로 정의된다.
잠재적으로 위험한 사람이 접근 가능한 방출은 사람이나 물체에 해를 입힐 수 있거나 예를 들어, 10 %, 25 %, 또는 50 %의 공지된 안전 임계 값보다 더 큰 임계 값을 초과하는 사람이 접근 가능한 방출을 설명하기 위해서 본 개시 전반에 걸쳐 사용된 용어이다.
본 개시 전반에 걸쳐 사용된 바와 같은 용어 가능성은 발생의 긍정적인 잠재성을 설명하기 위해서 사용된다. 가능성 수준은 시스템 운영의 맥락에서 결정되는 것으로 가정된다. 따라서, 예를 들어, 높은 방출 상태의 레이저 출력 수준이 고출력 UV 레이저를 사용하는 경우와 같이 사람과 재산에 심각한 위험을 제기할 수 있는 시스템에서는 실질적으로 더 많은 오류 민감 시스템이 사용되어야 한다. 한편, 저출력 적외선 레이저를 사용하는 경우, 부주의 한 노출이 발생할 경우 경미한 화상의 가벼운 위험만을 제기할 수 있으며, 시스템은 그러한 오류 표시에 덜 반응하도록 조정될 수 있다. 또한 지속적으로 작업할 수 있는 시스템에서, 또는 사람이 지나가는 환경에서 "높음"으로 간주되는 가능성 수준은 원자로의 내부와 같은 접근 불가능한 밀폐 구역에서 작동하는 시스템에 비해 낮을 수 있다. "높은 가능성"으로 간주되는 수준을 높이거나 낮추는 하나의 추가 이유는 주변의 사람이 위험을 보거나 느끼면서 위험을 피할 수 있는 능력과 그러한 위험을 피할 수 있는 그들의 능력 때문이다. 따라서 일반 대중이 접근 불가능한 환경에서 랩 작업자 또는 기술자와 같이 숙련된 직원이 운영하도록 설계된 시스템의 경우 "높은 가능성"의 수준은 숙련되지 않은 직원, 예컨대, 가정의 일반 대중 또는 심지어 어린이가 사용하려는 시스템과 비교하여 상이할 수 있다.
용어 표시 신호는 본 명세서 전반에 걸쳐서 합리적인 작동 조건하에서 사람이 접근 가능한 방출과 상관될 수 있는 신호를 설명하기 위해 사용된다.
문구 측정값들 사이의 불일치는 본 개시의 맥락에서 하나의 측정값으로부터 발생하는 결과가 다른 측정값으로부터 발생하는 결과와 비정상적인 방식으로 상이할 때의 상태를 설명하기 위해 사용되며, 이는 시스템의 오기능과 상관될 수 있다. 그러한 결과는 센서로부터와 같은 직접적인 측정값이거나 측정값을 포함한 계산 결과일 수 있다.
현재 개시된 시스템은 종래 기술의 시스템과 비교하여 안전 이벤트 및 안전 시스템의 오류 표시에 응답하여 증가된 신뢰성을 제공하는 더욱 강력하고 신뢰할 수 있는 방법을 따른다. 현재 개시된 예시적인 시스템은 안전 관련 이벤트에 응답하기 위한 적어도 2 개의 독립적이거나 거의 독립적인 방법을 포함한다. 각각의 방법은 필요에 따라, 시스템을 낮은 방출 상태로 전환할 수 있고, 이어서 시스템을 높은 방출 상태로 전환하는 것을 방지한다. 이러한 전제 조건은 높은 방출 상태 작동을 허용하지 않는 상태로 스위치를 유지함으로써, 높은 방출 상태로 전환하라는 지시를 포함하지 않는 코드를 실행함으로써, 셔터를 폐쇄 또는 부분 폐쇄 상태로 유지함으로써, 또는 당업자에게 공지된 임의의 다른 수단에 의해서 달성될 수 있다. 시스템은 시스템이 낮은 방출 상태에 있거나 높은 방출 상태로 전환할 수 없도록 보장하며, 이는 낮은 방출 상태로 전환 후에 높은 방출 상태로 전환하는 것을 방지함을 의미한다. 그러한 방지는 바람직하게, 제 1 방법을 사용하여 수행된 후, 예를 들어 센서(들)를 사용하여 시스템이 실제로 높은 방출 상태에 있지 않은지를 검증한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 시스템은 높은 방출 상태로 전환할 수 없음을 검증할 수 있다. 제 1 방법이 위의 스위칭 또는 배제 단계 중 하나 또는 둘 모두를 수행하는데 실패하면, 제 2 방법은 시스템이 낮은 방출 상태에 있고 높은 방출 상태로 전환할 수 없음을 보장하도록 사용된다. 대안적으로, 제 2 방법은 제 1 방법의 결과에 관계없이 제 1 방법과 동시에 또는 제 1 방법과 본질적으로 동시에 사용될 수 있다. 많은 상황에서 두 스위치 모두는 시스템을 동일한 낮은 방출 상태로 초래하지 못할 수 있으며, 그 경우에 저출력 레이저 및 꺼짐과 같은 적어도 두 가지 상이한 낮은 방출 상태들이 있을 수 있다. 전형적으로, 다른 낮은 방출 상태와 비교하여 더 짧은 회복 시간을 제공하는 것과 같은 바람직한 하나의 낮은 방출 상태가 있으며, 이는 전형적으로 제 1 스위치를 사용한 후에 도달된 상태이다. 따라서, 현재 시스템은 종래 기술의 시스템에 비해 스위치의 오기능에 대해 더욱 탄력적이다.
여분의 안전 시스템에서 오기능이 검출되면 낮은 방출 상태로의 즉시 전환이 필요 없으며 몇몇 경우에 심지어 권장되지도 않는다. 예를 들어, 송신기는 빔 경로에서 물체를 검출하는 두 대의 카메라를 포함하는 이중 안전 시스템에 의해 보호되는 빔으로 수신기에 전력을 공급할 수 있으며, 하나의 카메라는 예를 들어, 햇빛을 센서로 투사하여 센서에 일시적으로 빛이 넘치게 하는 지나가는 자동차의 미러로 인해 일시적인 오류 상태에 있을 수 있다. 이러한 상황에서, 제 2 카메라에 의해 빔이 보호되므로 빔을 즉시 끌 필요는 없다. 그러나 그러한 경우에, 문제점이 제거될 때까지 시스템을 낮은 방출 상태로부터 높은 방출 상태로의 전환을 허용해서는 안 된다. 현재 개시된 시스템은 그러한 구별을 할 수 있고 적절하고 효율적으로 응답할 수 있다.
따라서, 본 개시에 설명된 장치의 예시적인 구현예에 따라서, 광학 전력 빔을 원격 공간으로 전송하기 위한 무선 전력 전송 시스템이 제공되며, 상기 시스템은:
(ⅰ) 빔 발생기 유닛, 빔 편향 유닛, 및 송신기 제어 유닛을 포함하는 송신기로서, 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태 및 적어도 하나의 높은 방출 상태를 가지며, 각각의 높은 방출 상태가 낮은 방출 상태의 가장 높은 방출보다 더 높은 방출을 갖는, 송신기;
(ⅱ) 광학 전력을 수신하고 전력 변환 장치를 통합하기 위한 수신기;
(ⅲ) 수신기 제어 유닛;
(ⅳ) 수신기 제어 유닛 오류의 검출 시에, 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 적어도 하나의 높은 방출 상태 중 어느 하나로의 전환을 배제하도록 구성된 수신기 기능 모니터 유닛;
(ⅴ) 송신기 제어 유닛 오류의 검출 시에, 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 적어도 하나의 높은 방출 상태 중 어느 하나로의 전환을 배제하도록 구성된 송신기 기능 모니터 유닛; 및
(ⅵ) 미리 정해진 수준보다 큰 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타내는 신호를 제공하도록 구성된 적어도 2 개의 센서를 포함하며;
송신기 제어 유닛은 미리 결정된 수준보다 큰 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타내는 신호들 중 적어도 하나의 수신 시에, 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하도록 구성되며;
송신기 제어 유닛은 미리 결정된 수준보다 큰 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타내는 신호를 적어도 두 개의 센서들 중 어느 센서도 제공하지 않을 때, 그리고 센서들 중 적어도 2 개로부터 발생하는 결과들 사이의 불일치를 검출할 때, 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 적어도 하나의 높은 방출 상태들 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하도록 구성되며;
송신기 제어 유닛은 제 1 및 제 2 방법 모두를 본질적으로 동일한 시간에 사용하거나, 제 1 방법을 사용하고, 이어서 제 2 방법을 사용하여,
송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하는 적어도 제 1 및 제 2 방법을 구현하도록 추가로 구성된다.
그러한 시스템에서, 제 2 방법은 송신기가 미리 결정된 수준보다 큰 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타내는 신호들 중 적어도 하나를 수신하면, 제 2 방법이 제 1 방법에 후속하여 사용될 수 있다. 또한, 제 2 방법은 (i) 송신기 기능 모니터 유닛이 송신기 제어 유닛 오류를 검출하고, (ii) 수신기 기능 모니터 유닛이 수신기 제어 유닛 오류를 검출하고, (iii) 송신기 제어 유닛이 센서들 중 적어도 2 개로부터 발생하는 결과들 사이의 불일치를 검출하는 것 중 적어도 하나가 발생하면 제 2 방법이 제 1 방법에 후속하여 사용될 수 있다.
그러한 전술한 시스템 중 어느 하나는 적어도 하나의 방출 상태 센서를 더 포함할 수 있으며, 송신기의 구성 중 어느 하나는 방출 상태 센서들 중 적어도 하나의 결과에 기초할 수 있다. 그러한 상황에서, 제 1 방법을 사용하고, 이어서 제 2 방법을 사용하는 단계는 제 1 방법의 사용에 이어서 송신기가 높은 방출 상태에서 작동하고 있는지를 체크하고, 제 2 방법의 사용에 이어서 송신기가 높은 방출 상태에서 작동하고 있는지를 체크하도록 적어도 하나의 방출 상태 센서를 사용하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 시스템의 또 다른 구현예에 따라서, 센서들 중 적어도 2 개로부터 발생하는 결과는 측정값 또는 측정값에 기초한 계산의 결과일 수 있다.
부가적으로, 센서들 중 적어도 2 개로부터 발생하는 결과들 사이의 전술한 불일치는 적어도 2 개의 센서들이 기능적으로 독립적일 때 발생할 수 있다. 또한, 불일치는 센서들 중 하나의 오기능 가능성, 또는 심지어 센서들 중 적어도 하나를 공급하는 장치의 오기능 가능성을 나타낼 수 있다.
전술한 무선 전력 전송 시스템의 추가 구현예에서, 센서들 중 적어도 하나의 예상된 정상 범위의 측정값이 존재하며, 센서들 중 적어도 하나의 측정값이 예상된 정상 범위로부터 미리 결정된 수준보다 많이 이탈할 때 신호는 센서들 중 적어도 하나에 의해 제공될 수 있다. 또한, 전술한 미리 결정된 수준 중 어느 하나는 적어도 하나의 공지된 안전 표준에 의해 정의될 수 있다.
전술한 무선 전력 전송 시스템의 추가 구현예에 따라서, 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 적어도 하나의 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하는 방법은:
(i) 빔에 사람이 접근 가능한 것으로 되면, 빔의 충돌 방출이 적어도 하나의 공지된 안전 표준 미만이 되는데 충분히 낮은 수준으로 방출을 유지하고,
(ii) 빔을 오프 상태로 유지하고,
(iii) 빔에 사람이 접근 가능한 것으로 되면, 빔의 충돌 방출이 적어도 하나의 공지된 안전 표준 미만이 되는데 충분히 빠르게 빔을 스캐닝하고,
(iv) 빔을 빔 블록을 향해 지향시키고,
(v) 확산기를 빔의 경로로 작동시키고,
(vi) 빔을 다중 빔으로 분할하는 것 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그러한 경우에, 적어도 하나의 공지된 안전 표준은 규제 안전 표준일 수 있다.
또 다른 구현예에 따라서, 미리 결정된 수준보다 큰 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타내는 신호는 적어도 두 개의 센서에 의해 획득된 측정값의 조합이 미리 결정된 수준보다 큰 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타낼 때, 그리고 적어도 두 개의 센서의 측정값 중 어느 것도 미리 결정된 수준보다 큰 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 개별적으로 나타낼 때 제공될 수 있다.
대안적으로, 미리 결정된 수준보다 큰 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타내는 신호는 적어도 두 개의 센서에 의해 획득된 측정값을 사용한 계산 결과가 미리 결정된 수분보다 큰 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타낼 때 제공될 수 있다.
본 개시의 또 다른 구현예에 따라서, 수신기 제어 유닛, 수신기 기능 모니터 유닛 및 전력 변환 장치를 갖는 적어도 하나의 수신기로 광학 전력 빔을 전송하기 위한 무선 전력 전송 시스템이 추가로 제공되며, 상기 시스템은:
(ⅰ) 적어도 하나의 낮은 방출 상태 및 적어도 하나의 높은 방출 상태를 갖는 송신기로서, 높은 방출 상태 각각은 낮은 방출 상태의 가장 높은 방출보다 더 높은 방출을 가지며, 수신기 기능 모니터 유닛은 수신기 제어 유닛 오류의 검출 시에, 송신기가 낮은 방출 상태 중 적어도 하나로부터 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하며, 송신기가 빔 발생기 유닛 및 빔 편향 유닛을 더 포함하는, 송신기;
(ⅱ) 송신기 제어 유닛;
(ⅲ) 송신기 제어 유닛 오류의 검출 시에, 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 적어도 하나의 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하도록 구성된 송신기 기능 모니터 유닛; 및
(ⅳ) 미리 결정된 수준보다 큰 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타내는 신호를 제공하도록 구성된 적어도 두 개의 센서를 포함하며;
송신기 제어 유닛은 가능성을 나타내는 신호들 중 적어도 하나를 수신할 때, 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하도록 구성되며;
송신기 제어 유닛은 적어도 두 개의 센서 중 어느 것도 가능성을 나타내는 신호를 제공하지 않을 때, 그리고 센서 중 적어도 두 개의 센서로부터 발생하는 결과들 사이의 불일치를 검출할 때, 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 적어도 하나의 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하도록 구성되며;
송신기 제어 유닛은:
(a) 제 1 및 제 2 방법 모두를 본질적으로 동일한 시간에 사용하거나,
(b) 제 1 방법을 사용하고, 이어서 제 2 방법을 사용하여,
송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하는 적어도 제 1 및 제 2 방법을 구현하도록 추가로 구성된다.
수신기 제어 유닛, 수신기 기능 모니터 유닛 및 전력 변환 장치를 갖는 적어도 하나의 수신기로 광학 전력 빔을 전송하기 위한 무선 전력 전송 시스템의 다른 구현예는:
(ⅰ) 적어도 하나의 낮은 방출 상태 및 적어도 하나의 높은 방출 상태를 갖는 송신기로서, 높은 방출 상태 각각은 낮은 방출 상태의 가장 높은 방출보다 더 높은 방출을 가지며, 수신기 기능 모니터 유닛은 수신기 제어 유닛 오류의 검출 시에, 송신기가 낮은 방출 상태 중 적어도 하나로부터 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하는, 송신기;
(ⅱ) 송신기 제어 유닛;
(ⅲ) 송신기 제어 유닛 오류의 검출 시에, 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 적어도 하나의 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하도록 구성된 송신기 기능 모니터 유닛; 및
(ⅳ) 미리 결정된 수준보다 큰 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타내는 신호를 제공하도록 구성된 적어도 두 개의 센서를 포함하며;
송신기 제어 유닛은 적어도 두 개의 센서 중 어느 것도 미리 결정된 수준보다 큰 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타내는 신호를 제공하지 않을 때, 그리고 센서 중 적어도 두 개의 센서로부터 발생하는 결과들 사이의 불일치를 검출할 때, 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 적어도 하나의 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하도록 구성된다.
마지막으로, 수신기 제어 유닛, 수신기 기능 모니터 유닛 및 전력 변환 장치를 갖는 적어도 하나의 수신기에 광학 전력 빔을 전송하는 방법이 또한 제공되며, 상기 방법은:
(ⅰ) 적어도 하나의 낮은 방출 상태 및 적어도 하나의 높은 방출 상태를 갖는 송신기에서 광학 전력 빔을 생성하는 단계로서, 높은 방출 상태 각각은 낮은 방출 상태의 가장 높은 방출보다 더 높은 방출을 가지며, 수신기 기능 모니터 유닛은 수신기 제어 유닛 오류의 검출 시에, 송신기가 낮은 방출 상태 중 적어도 하나로부터 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하도록 구성되는, 단계;
(ⅱ) 송신기 기능 모니터 유닛을 조사함으로써 송신기 제어 유닛 오류가 발생했는지를 결정하고, 만약 그렇다면 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 적어도 하나의 높은 방출 상태 중 하나로의 전환을 배제하는 단계;
(ⅲ) 미리 결정된 수준보다 큰 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타내는 신호를 제공하기 위해 적어도 두 개의 센서를 사용하는 단계; 및
(ⅳ) (a) 제 1 및 제 2 방법 모두를 본질적으로 동일한 시간에 사용하거나,
(b) 제 1 방법을 사용하고, 이어서 제 2 방법을 사용하여,
송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하는 적어도 제 1 및 제 2 방법을 구현하는 단계를 포함하며;
상기 (ⅲ)의 단계에서,
미리 결정된 수준보다 큰 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타내는 신호들 중 적어도 하나를 수신할 때, 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하며;
적어도 두 개의 센서 중 어느 것도 가능성을 나타내는 신호를 제공하지 않으면, 적어도 두 개의 센서로부터 발생하는 결과들 사이의 임의의 불일치에 대해 검색하고, 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 적어도 하나의 높은 방출 상태들 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제한다.
도 1은 다양한 파장 및 지속 시간에서 최대 허용 가능한 노출 수준의 그래프를 도시하며;
도 2는 예시적인 레이저 안전 경고 라벨을 도시하는 도면이며;
도 3은 요인들의 조합으로 인해 잠재적으로 위험하고 현재 개시된 예시적인 시스템에 의해 검출될 수 있는 전력 전송 시스템 상황을 도시하며;
도 4는 안전 관련 이벤트에 응답하기 위한 본 개시의 예시적인 방법을 도시하며;
도 5는 안전 관련 이벤트에 응답하기 위한 본 개시의 대안적인 방법을 도시하며;
도 6은 복잡한 구성요소에서 결함, 오류 또는 오기능의 검출 시 안전성을 유지하기 위한 본 개시의 예시적인 방법을 도시하며;
도 7은 본 개시에서 설명된 바와 같은 완전한 전력 전송 시스템의 일 예의 개략도를 도시하며;
도 8은 최소의 복잡한 전자기기를 요구하는 낮은 방출 상태를 달성하도록 구성된, 본 개시의 예시적인 전력 전송 시스템을 도시한다.
현재 개시된 시스템은 다중 공급원으로부터 발생하는 조합적인 잠재적 위험을 검출하고 평가할 수 있다. 이제, 요인들의 조합으로 인해 잠재적으로 위험하고 본 개시에서 설명된 유형의 예시적인 시스템에 의해 검출될 수 있는 상황의 전형적인 예를 도시하는 도 3이 참조된다. 도 3의 시스템은 수신기 근처에 사람의 눈(36)이 도시된, 수신기(31)를 향해 전력 빔(33)을 투사하는 송신기(32)를 도시한다. 이러한 시스템에 예시된 잠재적 위험 원은 다음과 같은 두 가지 별도의 안전한 상황의 조합으로부터 발생할 수 있다:
a. 수신기(31)의 전면으로부터 작은 저전력 무해 반사(35), 및
b. 송신기(32)로부터의 다른 작은 저전력 무해 고스트 방출(ghost emission)(34).
예를 들어, 센서에 먼지가 있으면 위의 두 가지 효과를 측정할 때 불확실성이 발생할 수 있다. 이들 각각의 요인은 자체적으로 안전할 수 있지만, 조합되면 위에서 언급한 두 효과의 빔이 눈(36)에 영향을 미치는 것으로 도시된 도 3에 도시된 바와 같이, 방출 또는 반사가 위험한 수준으로 조합되는 공간의 점일 수 있다. 현재 개시된 시스템은 그러한 현상에 대한 가능성을 검출하고, 대부분의 경우에 그 가능성을 추정하고, 안전을 보장하기 위해 적절하게 응답을 시도하도록 구성된다.
다음의 언급은 도 3에 도시된 시스템의 잠재적 위험, 및 그러한 위험이 본 시스템에 의해 무효화되는 방식을 설명하는데 적절하다. 눈(36)이 파워 빔(33) 근처 어디에도 없기 때문에, 빔 경로의 물체만을 구체적으로 보는 임의의 종래 기술의 안전 시스템을 트리거하지 않을 것이다. 실제로, 도 3의 시나리오에서, 종래 기술의 안전 시스템이 검출하기 위한 빔 경로 어디에도 이물질이 존재하지 않는다. 수신기(31)는 그의 정상 작동의 일부로서 빔(33)을 거의 완전히 흡수한다. 프레넬 반사(Fresnel reflection)로 인해, 작은 부분의 빔(33)이 반사기(35)의 형태로 수신기(31)의 전면으로부터 반사되며, 이는 확산 또는 반사될 수 있다. 반사된 빔(35)은 안전 한계 이하이며, 눈(36)에 어떠한 해로움도 끼칠 수 없다. 송신기(32)는 예를 들어, 송신기(32) 내부의 광학 구성요소로부터의 프레넬 반사의 결과로서 방출될 수 있는 작고 안전한 저전력 고스트 빔(34)뿐만 아니라 주 빔(33)을 방출한다. 고스트 빔(34)은 또한 눈(36)을 향해 무작위로 지향될 수 있다. 고스트 빔(34)은 또한 안전 표준 임계 값 미만에서 안전하다. 그러나, 고스트 빔(34)과 반사(35)의 조합은 특히, 예를 들어 잡음이 상황에 추가될 때 위험할 수 있다.
현재 개시된 시스템은 "무언가가 빔 경로에 있는" 것이 아니라 대중적인 언어로 "무언가 잘못이 있는" 지를 알기 위해서 체크한다. 현재 개시된 시스템은 보통, 다양한 센서로부터 경계선 신호의 축적을 특징으로 하는 모호하고 덜 정의된 잠재적 위험을 처리할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같은 임계치 미만 신호들의 조합과 같은 단순한 유형의 상황 이외에, 그러한 몇몇 신호 또는 이들을 발생하는 효과는 다음을 포함할 수 있다:
확인 신호가 수신되었지만, 레이저 송신과 확인 신호 수신 사이의 타이밍이 길고,
구성요소의 고온/저온,
통신 채널에 대한 간섭,
너무 낮은 신호 대 잡음비,
너무 높은 신호 대 잡음비,
에러의 누적,
추적 신호 손실 또는 추적 신호 불량,
예상 값과 상이한 스팟(spot) 크기,
파장 드리프트(drift),
타이밍 드리프트,
신호에 나타나는 다양한 주파수(예컨대, 레이저 출력에서의 주기적인 변동),
경계선 전력 측정, 및
다른 표시 신호.
그러한 신호는 임의의 특정 위험을 나타내지는 않지만, 두 개 이상의 그러한 신호의 조합은 잠재적 위험 또는 오기능을 나타낼 수 있으며 안전 하위 시스템이 제대로 작동하는데 실패할 수 있다. 현재 시스템은 그러한 신호를 사용하여 잠재적으로 위험한 사람이 접근 가능한 방출에 대한 가능성 추정을 제공한다. 그러한 추정은 수치 값, 이진 표시 또는 임계 값의 변화와 같은 많은 형태로 제공될 수 있다. 그러한 신호는 사람이 접근 가능한 노출 가능성이 있는 선형 신호 또는 단조로운 신호일 필요는 없으며, 이를 나타내기만 하면된다. 이러한 아이디어의 대안적인 구현예는 안전 여유가 다양한 구성요소의 함수로서 변화하는 상이한 "체제"를 결정하거나 온도와 같은 매개변수에 기초한 측정값을 보상하는 것이다.
예를 들어, 조합된 잠재적 위험 또는 잠재적으로 위험한 사람이 접근 가능한 방출에 대한 평가와 같은 그러한 복잡한 추정에는 통상적으로, 이들 모두가 오류에 민감한, CPU, 제어기, 내장 컴퓨터 시스템, ASIC 및 기타 복잡한 전자 회로의 사용을 요구하며, 따라서 시스템이 안전하게 작동하고 있는 지를 결정하는 것에만 의존해서는 안 되지만, 시스템을 높은 방출 모드로의 전환을 배제하도록 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다.
안전 관련 이벤트에 응답하기 위한 예시적인 방법을 도시한 도 4를 이제 참조한다. 현재 시스템에 의해 사용되는 방법은 시스템이 높은 방출 상태로 전환하는 것을 방지하고, 필요하다면 시스템이 낮은 방출 상태로 전환하도록 하는 것이다. 그러한 방법은 종래 기술의 시스템보다 더욱 신뢰성이 높으며, 이는 일반적으로 임의의 안전 관련 이벤트가 감지되는 상황에서 빔을 저전력 또는 심지어 오프되도록 전환한다. 이는 몇몇 경우에 양호한 실시일 수 있지만, 이는 무효화될 수 있는 상황에서 시스템의 이용 가능성을 불필요하게 제한한다. 현재 개시된 시스템이 중복 안전 시스템을 갖기 때문에, 시스템을 낮은 방출 또는 오프로 즉시 전환하도록 항상 누룰 필요가 있는 것은 아니며, 그 이유는 본 시스템이 시스템의 방출을 감소시키는 과감한 조치없이 해결될 수 있는 상황을 구별할 수 있기 때문이다. 단계(40)에서, 시스템은 안전 관련 이벤트를 지속적으로 또는 주기적으로 체크한다. 안전 관련 이벤트가 발견되지 않으면, 시스템은 하나 이상의 센서로부터의 데이터를 사용하여 계속 체크한다. 단계(41)에서, 안전 관련 이벤트가 발견된다. 그러한 이벤트는 예를 들어, 수신기 기능 모니터 유닛에 의한 수신기 제어 유닛 고장의 검출, 송신기 기능 모니터 유닛에 의한 송신기 제어 유닛 고장의 검출, 미리 결정된 수준보다 큰 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출의 가능성을 나타내는 하나 이상의 센서에 의한 신호, 또는 적어도 2 개의 센서로부터 발생하는 결과들 사이의 불일치의 검출일 수 있다. 단계(42)에서, 시스템은 낮은 방출 상태로 전환하기 위한 양호한 원인이 있는지를 결정한다. 이는 예를 들어, 이력 데이터베이스에 액세스하고 현재 상황의 데이터 세트를 비교하거나, 데이터에 대한 통계적 분석을 수행하거나, 검출된 오류와 관련된 현재 데이터 포인트가 위험한 상황을 초래할 가능성을 예측함으로써 결정될 수 있다. 낮은 방출 상태로 전환하는 더 강한 단계를 취하는 양호한 이유가 없다면, 시스템은 단계(44)에서 시스템이 높은 방출 상태에 도달하는 것을 배제하여, 시스템이 정상적으로 계속 작동하도록 하면서 충분한 보호를 제공한다. 낮은 방출 상태로 전환하기 위한 양호한 원인이 있다고 결정되면, 단계(43)에서 시스템은 제 1 스위치 또는 방법을 사용하여 낮은 방출 상태로 전환한다. 단계(44)에서, 시스템은 시스템이 높은 방출 상태로 전환하는 것을 배제한다. 단계(45)에서, 시스템은 예컨대, 제 1 스위치가 고장인지를 결정하거나 시스템이 낮은 방출 상태인지를 결정함으로써 제 1 스위치의 성공을 테스트한다. 단계(45)에서 성공하면, 제 2 스위치 또는 제 2 방법을 사용할 필요가 없으며, 시스템은 미리 결정된 시간 간격 후에 즉시 또는 주기적으로 단계(40)에서 안전 관련 이벤트를 계속 검색한다. 제 1 스위치가 성공적이지 않은 것으로 결정되면, 단계(47)에서 시스템은 제 2 스위치 또는 방법을 사용하여 낮은 방출 상태로 전환한다. 다음 단계 중 적어도 하나가 발생하면 제 2 방법이 사용될 수 있다:
(i) 송신기는 무선 전력 전송 시스템으로부터 미리 결정된 수준보다 큰, 사람이 접근 가능한 방출의 가능성을 나타내는 신호를 수신하고,
(ii) 송신기 제어 유닛은 적어도 2 개의 센서로부터 발생하는 결과들 사이의 불일치를 검출하고,
(iii) 송신기 기능 모니터 유닛은 송신기 제어 유닛 오기능을 탐지하고,
(iv) 수신기 기능 모니터 유닛은 수신기 제어 유닛 오기능을 검출한다.
단계(48)에서, 방법은 시스템이 높은 방출 상태로 전환하는 것을 배제한다. 따라서, 이러한 방법은 제 2의 상이한 스위치를 사용함으로써 제 1 스위치 또는 방법의 고장에 대해 탄력적이며, 또한 제 1 스위치가 성공하였는지를 결정하도록 체크함으로써 추가적인 신뢰성을 제공한다.
안전 관련 이벤트에 응답하는 대안적인 방법을 보여주는 도 5를 이제 참조한다. 단계(50)에서, 시스템은 안전 관련 이벤트를 지속적으로 또는 주기적으로 체크한다. 안전 관련 이벤트가 발견되지 않으면, 시스템은 하나 이상의 센서로부터의 데이터를 사용하여 계속 체크한다. 단계(52)에서, 안전 관련 이벤트가 발견되면, 낮은 방출 상태로 전환하기 위한 양호한 원인이 있는지를 결정한다. 이는 예를 들어, 이력 데이터베이스에 액세스하고 현재 상황의 데이터 세트를 비교하거나, 데이터에 대한 통계적 분석을 수행하거나, 검출된 오류와 관련된 현재 데이터 포인트가 위험한 상황을 초래할 가능성을 예측함으로써 결정될 수 있다. 낮은 방출 상태로 전환하기 위한 양호한 원인이 없으면, 시스템은 단계(53)에서 높은 방출 상태로의 전환을 배제한다. 양호한 원인이 있으면, 일반적으로 기능적으로 독립적인 두 가지 방법이 동시에 사용된다. 단계(54)에서, 방법 1은 시스템이 낮은 방출 상태로 전환하게 한다. 단계(55)에서, 방법 1은 시스템이 높은 방출 상태로 전환하는 것을 추가로 배제한다. 단계(54)와 본질적으로 동시에 발생하는 단계(57)에서, 방법 2는 시스템이 낮은 방출 상태로 전환하게 한다. 단계(58)에서, 방법 2는 시스템이 높은 방출 상태로 전환하는 것을 배제한다. 따라서, 이러한 방법은 방법 1의 실패 및 방법 2의 실패 모두에 대해 탄력적인데, 이는 두 방법이 동시에 사용되므로 두 방법이 동시에 고장날 확률이 보통, 아주 극히 작아서 무시할 수 있다.
복잡한 구성요소에서 결함, 오류 또는 오기능의 검출 시 안전성을 유지하기 위한 대안적인 방법을 도시하는 도 6을 이제 참조한다. 단계(60)에서, 시스템은 하나 이상의 센서로부터의 데이터를 사용하여 오류에 대해 체크한다. 단계(61)에서, 오류가 검출된다. 단계(62)에서, 기능 모니터는 스위치 1을 작동시켜 시스템이 임의의 높은 방출 상태에서 작동하는 것을 배제한다. 단계(63)에서, 기능 모니터는 시스템이 높은 방출 상태에서 작동을 중단했는지, 그리고 중단되지 않았다면 단계(64)에서 스위치 2를 작동시켜 시스템이 높은 방출 상태에서 작동하는 것을 배제시켰는지를 검증한다. 실제로 높은 방출 상태가 중단되면, 시스템은 단계(60)에서 오류의 검출에 대해 계속해서 체크한다. 확인 단계(63) 및 상이한 독립적인 스위치 2의 사용은 모두 시스템을 더욱 신뢰성 있게 하고 미리 결정된 임계 값을 초과하는 사람이 접근 가능한 방출의 위험을 감소시킨다.
다음은 두 가지 상이한 센서로부터의 측정값을 비교함으로써 오류 센서를 검출하는 예시적인 방법이다.
예 1:
센서 1은 일반화된 센서이다. 예를 들어, 센서 1은 다음 함수를 계산하여 송신기와 수신기 사이에서 손실된 전력을 "감지"한다.
감지 값 =
Figure pct00001
여기서, ILDD는 레이저로 공급되는 전류이고,
IPV는 PV로부터 수집된 전류이고,
γ및 β는 (특히, 효율과 관련된)보정 계수이다.
센서 2는 일반화된 센서이다. 예를 들어, 또한 다음 함수를 계산하여 송신기와 수신기 사이에서 손실된 전력을 "감지"한다.
감지 값 =
Figure pct00002
여기서, Prx는 송신기로부터 방출되는 전력이고(전형적으로, 송신기 내부를 통과하는 전력의 작은 부분을 측정함으로써 계산되며, 전형적으로 측정된 부분은 송신기로부터 방출되지 않는다),
PTX는 PV로부터 수집된 전력이고,
μ은 보정 계수(일반적으로 수신기 효율)이다.
이론적으로, 센서 1과 센서 2는 노이즈만이 상이한 동일한 결과를 항상 제공해야 한다.
실제로, 그 차이가 잡음으로 인한 것이 아니라고 결정하는데 충분히 긴 기간 동안 센서 1이 센서 2와 크게 상이한 결과를 제공해야 하는 경우에, 센서 1 또는 센서 2에 오류가 있다고 의심할만한 이유가 있다. 그러한 상황에서, 현재 시스템은 어느 센서로부터 잠재적으로 유해한 접근 가능한 방출의 표시가 없더라도 낮은 방출 상태로 전환할 것이다.
다음은 스위치 1과 스위치 2의 두 가지 상이한 스위치를 사용하여 낮은 방출 상태로 전환하는 이중 안전 방법의 예이다.
예 2
1. 스위치 1을 사용하여 시스템을 공지된 낮은 방출 상태로 만들고/만들거나 필요하다면 높은 방출 상태로 전환하지 못하게 한다.
2. 센서를 사용하여 시스템이 실제로 낮은 방출 상태로 전환되었고 시스템이 낮은 방출 상태에서 높은 방출 상태로 전환하는 것이 배제됨을 입증한다.
3. 시스템이 낮은 방출 상태로 전환되지 않으면, 스위치 2를 사용하여 전환한다. 이러한 맥락에서 낮은 방출 상태로의 전환은 스위치 1의 성공에 대한 긍정적인 표시이지만, 스위치 2를 사용하기 전에 스위치 1의 성공 또는 실패를 결정하는데 다른 방법이 또한 사용될 수 있다. 이러한 방법은 시스템을 낮은 방출 상태로 만들고/만들거나 낮은 방출 상태로부터 높은 방출 상태로 전환하는 것을 방지하는 이중 안전 메커니즘을 제공한다. 대안적인 구현예에서, 제어기는 스위치 1과 스위치 2 모두를 동시에 사용한다. 그러나 보통, 스위치 중 하나는 복구 시간, 소음, 고객에 대한 불량 서비스, 시스템에 대한 추적 손실 또는 심지어 물리적 손상과 같은 높은 "비용"을 초래하지만, 다른 하나는 "낮은 비용"을 초래할 수 있다. 예를 들어, 레이저 드라이버를 사용하여 레이저를 끄면 전체 레이저 시스템의 전원을 종료하는 것이 바람직한데, 이는 전원을 끄면 냉각 시스템이 또한 종료되어 하드웨어 손상을 초래할 수 있기 때문이다. 따라서 몇몇 시스템에서 예 2의 방법을 사용하는 것이 더욱 효율적일 수 있다.
본 개시에 설명된 바와 같은 완전한 전력 전송 시스템의 일 예의 개략도를 도시하는 도 7을 이제 참조한다.
송신기(761)는 전력 변환 장치(도 7에 도시되지 않음) 및 수신기 제어기 오류를 검출해야 하는 수신기 기능 모니터(그의 기능성 회로가 송신기에 원격으로 위치될 수 있기 때문에, 도 7에 또한 도시되지 않음)를 통합하는 원격 수신기(762)에 전력을 공급하는 것으로 도시된다. 송신기는 빔 발생기(763) 및 빔 편향 유닛(764)을 포함한다. 부가적으로, 송신기는 또한, 적어도 2 개의 위험 센서(예컨대, 767 내지 771), 적어도 하나의 오류 검출기(772) 및 기능 모니터(766)를 포함한 다양한 센서 및 제어 유닛 요소를 포함하며, 후자의 항목의 전부 또는 일부는 송신기 제어 유닛의 일부 또는 이와 연관되어 있다.
제어 유닛은 빔 발생기(763)가 낮은 방출 상태로부터 높은 방출 상태(773 및 774)로 전환되는 것을 배제하는 2 가지 방법을 가진다. 그러한 방법은 또한, 기능 모니터(766)에 의해 트리거될 수 있다. 적어도 하나의 위험 센서(767-771)에 의한 위험의 검출 시, 제어 유닛은 빔 발생기(763)가 높은 방출 상태로 전환되는 것을 배제한다. 오류 검출기(772)에 의한 또는 위험 센서(767-771)의 신호들 사이의 불일치에 의한 또는 비정상적인 신호 대 잡음비와 같은 특징적인 오류 패턴에 의한 가능한 오류의 검출 시, 제어 유닛은 빔 발생기(763)가 높은 방출 상태로 전환되는 것을 배제한다.
최소한의 복잡한 전자기기를 요구하는 낮은 방출 상태를 달성하기 위한 예시적인 방법을 도시하는 도 8을 이제 참조한다. 따라서 그러한 방법은 오류 구성요소에 의존하지 않기 때문에, 오류 검출의 이벤트에 사용하는 것이 더 안전하다. 레이저(81)는 꺼지거나, 저전력 모드에서 작동되거나, 공지된 안구안전 파장에서 작동되거나, 방출된 빔이 발산 또는 확산 빔(83)이 되게 하는 방식으로 작동될 수 있다. 대안적인 구현예는 빔(83)을 차단하는 셔터(84)이거나, 확산기(도 8에 도시되지 않음) 확산 빔이거나, 빔을 감쇠시키는 감쇠기(도 8에 도시되지 않음)일 수 있는 빔 감쇠기(84)를 사용한다. 또 다른 구현예는 빔 편향 유닛(82)을 사용하는데, 이는 빔이 주변 환경을 신속하게 스캔하게 하거나 빔을 빔블록(85) 쪽으로 지향하게 하여 빔을 차단, 흡수, 감쇠 또는 확산시킬 수 있다. 임의의 이들 방법은 현재 상황의 데이터 매개변수에 따라서 개별적으로 또는 동시에 사용될 수 있다. 시스템은 전술한 바와 같이 어떤 방법(들)이 통합되는데 최적이고 어떤 기간 내에 통합되는 것이 최적인지를 결정하기 위한 알고리즘을 가질 수 있다. 임의의 이들 방법은 시스템을 낮은 방출 상태로 전환하게 하는 방법으로서 또는 시스템이 높은 방출 상태로 전환하는 것을 배제하는 방법으로서 도 4, 도 5 및 도 6의 방법에 따라서 사용될 수 있다.
당업자라면 본 발명이 이전에 구체적으로 도시하고 설명한 것에 의해 제한되지 않음을 인식한다. 오히려, 본 발명의 범주는 전술한 다양한 특징의 조합 및 하위 조합뿐만 아니라 위의 설명을 읽을 때 당업자에게 발생할 수 있고 종래 기술이 아닌 변형 및 수정을 포함한다.

Claims (19)

  1. 광학 전력 빔을 원격 공간으로 전송하기 위한 무선 전력 전송 시스템으로서,
    빔 발생기 유닛, 빔 편향 유닛, 및 송신기 제어 유닛을 포함하는 송신기로서, 상기 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태 및 적어도 하나의 높은 방출 상태를 가지며, 각각의 상기 높은 방출 상태가 상기 낮은 방출 상태의 가장 높은 방출보다 더 높은 방출을 갖는, 송신기;
    상기 광학 전력을 수신하고 전력 변환 장치를 통합하기 위한 수신기;
    수신기 제어 유닛;
    수신기 제어 유닛 오류의 검출 시에, 상기 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 상기 적어도 하나의 높은 방출 상태 중 어느 하나로의 전환을 배제하도록 구성된 수신기 기능 모니터 유닛;
    송신기 제어 유닛 오류의 검출 시에, 상기 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 상기 적어도 하나의 높은 방출 상태 중 어느 하나로의 전환을 배제하도록 구성된 송신기 기능 모니터 유닛; 및
    미리 정해진 수준보다 큰 상기 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타내는 신호를 제공하도록 구성된 적어도 2 개의 센서를 포함하며;
    상기 송신기 제어 유닛은 상기 미리 결정된 수준보다 큰 상기 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타내는 상기 신호들 중 적어도 하나의 수신 시에, 상기 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 상기 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하도록 구성되며;
    상기 송신기 제어 유닛은 상기 미리 결정된 수준보다 큰 상기 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타내는 신호를 상기 적어도 두 개의 센서들 중 어느 센서도 제공하지 않을 때, 그리고 상기 센서들 중 적어도 2 개로부터 발생하는 결과들 사이의 불일치를 검출할 때, 상기 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 상기 적어도 하나의 높은 방출 상태들 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하도록 구성되며;
    상기 송신기 제어 유닛은:
    (i) 상기 제 1 및 제 2 방법 모두를 본질적으로 동일한 시간에 사용하거나,
    (ii) 상기 제 1 방법을 사용하고, 이어서 상기 제 2 방법을 사용하여,
    상기 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 상기 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하는 적어도 제 1 및 제 2 방법을 구현하도록 추가로 구성되는;
    광학 전력 빔을 원격 공간으로 전송하기 위한 무선 전력 전송 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신기가 미리 결정된 수준보다 큰 상기 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타내는 상기 신호들 중 적어도 하나를 수신하면, 상기 제 2 방법이 상기 제 1 방법에 후속하여 사용되는,
    광학 전력 빔을 원격 공간으로 전송하기 위한 무선 전력 전송 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 방법은 (i) 상기 송신기 기능 모니터 유닛이 송신기 제어 유닛 오류를 검출하고, (ii) 상기 수신기 기능 모니터 유닛이 수신기 제어 유닛 오류를 검출하고, (iii) 상기 송신기 제어 유닛이 상기 센서들 중 적어도 2 개로부터 발생하는 결과들 사이의 불일치를 검출하는 것 중 적어도 하나가 발생하면 상기 제 2 방법이 상기 제 1 방법에 후속하여 사용되는,
    광학 전력 빔을 원격 공간으로 전송하기 위한 무선 전력 전송 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은 적어도 하나의 방출 상태 센서를 더 포함하며, 상기 송신기의 임의의 구성은 상기 방출 상태 센서들 중 적어도 하나의 결과에 기초하는,
    광학 전력 빔을 원격 공간으로 전송하기 위한 무선 전력 전송 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 방법을 사용하고, 이어서 상기 제 2 방법을 사용하는 단계는 상기 제 1 방법의 사용에 이어서 상기 송신기가 높은 방출 상태에서 작동하고 있는지를 체크하고, 상기 제 2 방법의 사용에 이어서 상기 송신기가 높은 방출 상태에서 작동하고 있는지를 체크하도록 적어도 하나의 방출 상태 센서를 사용하는 단계를 더 포함하는,
    광학 전력 빔을 원격 공간으로 전송하기 위한 무선 전력 전송 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서들 중 적어도 2 개로부터 발생하는 상기 결과는 측정값인,
    광학 전력 빔을 원격 공간으로 전송하기 위한 무선 전력 전송 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서들 중 적어도 2 개로부터 발생하는 상기 결과는 측정값에 기초한 계산의 결과인,
    광학 전력 빔을 원격 공간으로 전송하기 위한 무선 전력 전송 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서들 중 적어도 2 개로부터 발생하는 결과들 사이의 상기 불일치는 상기 적어도 2 개의 센서들이 기능적으로 독립적일 때 발생하는,
    광학 전력 빔을 원격 공간으로 전송하기 위한 무선 전력 전송 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서들 중 적어도 두 개로부터 발생하는 결과들 사이의 상기 불일치는 상기 센서들 중 하나의 오기능 가능성을 나타내는 미리 결정된 수준을 초과하는,
    광학 전력 빔을 원격 공간으로 전송하기 위한 무선 전력 전송 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서들 중 적어도 2 개로부터 발생하는 결과들 사이의 상기 불일치는 상기 센서들 중 적어도 하나를 공급하는 장치의 오기능 가능성을 나타내는 미리 결정된 수준을 초과하는,
    광학 전력 빔을 원격 공간으로 전송하기 위한 무선 전력 전송 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서들 중 적어도 하나의 예상된 정상 범위의 측정값이 존재하며, 상기 센서들 중 적어도 하나의 측정값이 상기 예상된 정상 범위로부터 미리 결정된 수준보다 많이 이탈할 때 상기 신호는 상기 센서들 중 적어도 하나에 의해 제공되는,
    광학 전력 빔을 원격 공간으로 전송하기 위한 무선 전력 전송 시스템.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 수준은 적어도 하나의 공지된 안전 표준에 의해 정의되는,
    광학 전력 빔을 원격 공간으로 전송하기 위한 무선 전력 전송 시스템.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 상기 적어도 하나의 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하는 임의의 방법은 (i) 상기 빔에 사람이 접근 가능한 것으로 되면, 상기 빔의 충돌 방출이 적어도 하나의 공지된 안전 표준 미만이 되는데 충분히 낮은 수준으로 방출을 유지하고, (ii) 상기 빔을 오프 상태로 유지하고, (iii) 상기 빔에 사람이 접근 가능한 것으로 되면, 상기 빔의 충돌 방출이 적어도 하나의 공지된 안전 표준 미만이 되는데 충분히 빠르게 상기 빔을 스캐닝하고, (iv) 빔을 빔 블록을 향해 지향시키고, (v) 확산기를 상기 빔의 경로로 작동시키고, (vi) 상기 빔을 다중 빔으로 분할하는 것 중 적어도 하나를 포함하는,
    광학 전력 빔을 원격 공간으로 전송하기 위한 무선 전력 전송 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 공지된 안전 표준은 규제 안전 표준인,
    광학 전력 빔을 원격 공간으로 전송하기 위한 무선 전력 전송 시스템.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    미리 결정된 수준보다 큰 상기 무선 전력 전송 시스템으로부터 상기 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타내는 상기 신호는 상기 적어도 두 개의 센서에 의해 획득된 상기 측정값의 조합이 미리 결정된 수준보다 큰 상기 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타낼 때, 그리고 상기 적어도 두 개의 센서의 측정값 중 어느 것도 미리 결정된 수준보다 큰 상기 무선 전력 전송 시스템으로부터 상기 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 개별적으로 나타낼 때 제공되는,
    광학 전력 빔을 원격 공간으로 전송하기 위한 무선 전력 전송 시스템.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    미리 결정된 수준보다 큰 상기 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타내는 상기 신호는 상기 적어도 두 개의 센서에 의해 획득된 상기 측정값을 사용한 계산 결과가 미리 결정된 수분보다 큰 상기 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타낼 때 제공되는,
    광학 전력 빔을 원격 공간으로 전송하기 위한 무선 전력 전송 시스템.
  17. 수신기 제어 유닛, 수신기 기능 모니터 유닛 및 전력 변환 장치를 갖는 적어도 하나의 수신기로 광학 전력 빔을 전송하기 위한 무선 전력 전송 시스템으로서,
    적어도 하나의 낮은 방출 상태 및 적어도 하나의 높은 방출 상태를 갖는 송신기로서, 상기 높은 방출 상태 각각은 상기 낮은 방출 상태의 가장 높은 방출보다 더 높은 방출을 가지며, 상기 수신기 기능 모니터 유닛은 수신기 제어 유닛 오류의 검출 시에, 상기 송신기가 상기 낮은 방출 상태 중 적어도 하나로부터 상기 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하며, 상기 송신기는 빔 발생기 유닛 및 빔 편향 유닛을 더 포함하는, 송신기;
    송신기 제어 유닛;
    송신기 제어 유닛 오류의 검출 시에, 상기 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 상기 적어도 하나의 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하도록 구성된 송신기 기능 모니터 유닛; 및
    미리 결정된 수준보다 큰 상기 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타내는 신호를 제공하도록 구성된 적어도 두 개의 센서를 포함하며;
    상기 송신기 제어 유닛은 상기 가능성을 나타내는 상기 신호들 중 적어도 하나를 수신할 때, 상기 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 상기 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하도록 구성되며;
    상기 송신기 제어 유닛은 상기 적어도 두 개의 센서 중 어느 것도 상기 가능성을 나타내는 신호를 제공하지 않을 때, 그리고 상기 센서 중 적어도 두 개의 센서로부터 발생하는 결과들 사이의 불일치를 검출할 때, 상기 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 상기 적어도 하나의 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하도록 구성되며;
    상기 송신기 제어 유닛은:
    (i) 상기 제 1 및 제 2 방법 모두를 본질적으로 동일한 시간에 사용하거나,
    (ii) 상기 제 1 방법을 사용하고, 이어서 상기 제 2 방법을 사용하여,
    상기 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 상기 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하는 적어도 제 1 및 제 2 방법을 구현하도록 추가로 구성되는;
    무선 전력 전송 시스템.
  18. 수신기 제어 유닛, 수신기 기능 모니터 유닛 및 전력 변환 장치를 갖는 적어도 하나의 수신기로 광학 전력 빔을 전송하기 위한 무선 전력 전송 시스템으로서,
    적어도 하나의 낮은 방출 상태 및 적어도 하나의 높은 방출 상태를 갖는 송신기로서, 상기 높은 방출 상태 각각은 상기 낮은 방출 상태의 가장 높은 방출보다 더 높은 방출을 가지며, 상기 수신기 기능 모니터 유닛은 수신기 제어 유닛 오류의 검출 시에, 상기 송신기가 상기 낮은 방출 상태 중 적어도 하나로부터 상기 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하는, 송신기;
    송신기 제어 유닛;
    송신기 제어 유닛 오류의 검출 시에, 상기 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 상기 적어도 하나의 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하도록 구성된 송신기 기능 모니터 유닛; 및
    미리 결정된 수준보다 큰 상기 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타내는 신호를 제공하도록 구성된 적어도 두 개의 센서를 포함하며;
    상기 송신기 제어 유닛은 상기 적어도 두 개의 센서 중 어느 것도 미리 결정된 수준보다 큰 상기 무선 전력 전송 시스템으로부터 상기 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타내는 신호를 제공하지 않을 때, 그리고 상기 센서 중 적어도 두 개의 센서로부터 발생하는 결과들 사이의 불일치를 검출할 때, 상기 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 상기 적어도 하나의 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하도록 구성되는;
    무선 전력 전송 시스템.
  19. 수신기 제어 유닛, 수신기 기능 모니터 유닛 및 전력 변환 장치를 갖는 적어도 하나의 수신기에 광학 전력 빔을 전송하는 방법으로서,
    적어도 하나의 낮은 방출 상태 및 적어도 하나의 높은 방출 상태를 갖는 송신기에서 상기 광학 전력 빔을 생성하는 단계로서, 상기 높은 방출 상태 각각은 상기 낮은 방출 상태의 가장 높은 방출보다 더 높은 방출을 가지며, 상기 수신기 기능 모니터 유닛은 수신기 제어 유닛 오류의 검출 시에, 상기 송신기가 상기 낮은 방출 상태 중 적어도 하나로부터 상기 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하도록 구성되는, 단계;
    송신기 기능 모니터 유닛을 조사함으로써 송신기 제어 유닛 오류가 발생했는지를 결정하고, 만약 그렇다면 상기 송신기가 상기 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 상기 적어도 하나의 높은 방출 상태 중 하나로의 전환을 배제하는 단계;
    미리 결정된 수준보다 큰 상기 무선 전력 전송 시스템으로부터 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타내는 신호를 제공하기 위해 적어도 두 개의 센서를 사용하는 단계; 및
    (i) 상기 제 1 및 제 2 방법 모두를 본질적으로 동일한 시간에 사용하거나,
    (ii) 상기 제 1 방법을 사용하고, 이어서 상기 제 2 방법을 사용하여,
    상기 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 상기 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하는 적어도 제 1 및 제 2 방법을 구현하는 단계를 포함하며;
    상기 적어도 두 개의 센서를 사용하는 단계에서,
    미리 결정된 수준보다 큰 상기 무선 전력 전송 시스템으로부터 상기 사람이 접근 가능한 방출 가능성을 나타내는 상기 신호들 중 적어도 하나를 수신할 때, 상기 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 상기 높은 방출 상태 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하며;
    상기 적어도 두 개의 센서 중 어느 것도 상기 가능성을 나타내는 신호를 제공하지 않으면, 상기 적어도 두 개의 센서로부터 발생하는 결과들 사이의 임의의 불일치에 대해 검색하고, 상기 송신기가 적어도 하나의 낮은 방출 상태로부터 상기 적어도 하나의 높은 방출 상태들 중 어느 하나로 전환하는 것을 배제하는;
    광학 전력 빔을 전송하는 방법.


KR1020207012111A 2017-09-28 2018-09-28 이중-안전 광학 무선 전력 공급장치 KR102638874B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020237027891A KR20230128128A (ko) 2017-09-28 2018-09-28 이중-안전 광학 무선 전력 공급장치

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762564428P 2017-09-28 2017-09-28
US62/564,428 2017-09-28
PCT/IL2018/051073 WO2019064305A1 (en) 2017-09-28 2018-09-28 WIRELESS OPTICAL ELECTRICAL POWER SUPPLY WITH INTEGRATED SAFETY

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237027891A Division KR20230128128A (ko) 2017-09-28 2018-09-28 이중-안전 광학 무선 전력 공급장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200060749A true KR20200060749A (ko) 2020-06-01
KR102638874B1 KR102638874B1 (ko) 2024-02-20

Family

ID=65902413

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237027891A KR20230128128A (ko) 2017-09-28 2018-09-28 이중-안전 광학 무선 전력 공급장치
KR1020207012111A KR102638874B1 (ko) 2017-09-28 2018-09-28 이중-안전 광학 무선 전력 공급장치

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237027891A KR20230128128A (ko) 2017-09-28 2018-09-28 이중-안전 광학 무선 전력 공급장치

Country Status (6)

Country Link
US (3) US11070298B2 (ko)
EP (2) EP4351026A3 (ko)
JP (3) JP7199428B2 (ko)
KR (2) KR20230128128A (ko)
CN (2) CN111801244B (ko)
WO (1) WO2019064305A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220123601A1 (en) * 2019-01-17 2022-04-21 Wi-Charge Ltd. Safe enclosures for wireless power supply
US12042043B2 (en) 2020-06-11 2024-07-23 Kohler Co. Temperature tracking mirror
JP7468454B2 (ja) * 2021-05-14 2024-04-16 トヨタ自動車株式会社 動作状態判定装置及びワイヤレス給電システム
WO2023131957A1 (en) 2022-01-07 2023-07-13 Wi-Charge Ltd. Laser triggered display device
IL294616B1 (en) * 2022-07-07 2024-09-01 Wi Charge Ltd A safety system for lasers, with self-correcting faults, with an automatic diagnostic system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5771114A (en) * 1995-09-29 1998-06-23 Rosemount Inc. Optical interface with safety shutdown
JP2010510766A (ja) * 2006-11-21 2010-04-02 パワービーム インコーポレイテッド 電気的にパワー供給される装置への光学的パワービーミング
WO2014156465A1 (ja) * 2013-03-27 2014-10-02 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 送電装置、受電装置、電力供給システムおよび電力供給方法
US20170093228A1 (en) * 2015-09-29 2017-03-30 Semprius, Inc. Layers of safety & failsafe capability for operation of class iv laser in consumer electronics devices
WO2017158605A1 (en) * 2016-03-14 2017-09-21 Wi-Charge Ltd. System for optical wireless power supply

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5260639A (en) 1992-01-06 1993-11-09 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Method for remotely powering a device such as a lunar rover
WO1998013909A2 (en) 1996-09-03 1998-04-02 Stanger, Leo Energy transmission by laser radiation
US7068991B2 (en) 1997-05-09 2006-06-27 Parise Ronald J Remote power recharge for electronic equipment
US6222954B1 (en) 1999-09-17 2001-04-24 Light Bytes, Inc. Fault-tolerant fiber-optical beam control modules
US20020027690A1 (en) * 2000-09-05 2002-03-07 Meir Bartur Fiber optic transceiver employing analog dual loop compensation
US6407535B1 (en) 2000-09-08 2002-06-18 The Regents Of The University Of California System for beaming power from earth to a high altitude platform
US6534705B2 (en) 2000-10-23 2003-03-18 Power Beaming Corporation Methods and apparatus for beaming power
FI111670B (fi) 2001-10-24 2003-08-29 Patria Ailon Oy Langaton tehonsiirto
US6967462B1 (en) 2003-06-05 2005-11-22 Nasa Glenn Research Center Charging of devices by microwave power beaming
JP4665528B2 (ja) * 2004-07-06 2011-04-06 富士ゼロックス株式会社 光信号伝送装置
US20070019693A1 (en) 2005-03-07 2007-01-25 Graham David S Wireless power beaming to common electronic devices
US20060266917A1 (en) 2005-05-23 2006-11-30 Baldis Sisinio F Wireless Power Transmission System
EP1929678B1 (en) * 2005-09-27 2018-03-14 Wi-Charge Ltd. Directional light transmitter and receiver
US8718483B2 (en) * 2007-10-31 2014-05-06 Bae Systems Australia Ltd Deployable photonic link and interface module
WO2009083990A2 (en) 2008-01-03 2009-07-09 Wi-Charge Ltd. Wireless laser power transmitter
JP4715849B2 (ja) * 2008-01-15 2011-07-06 ソニー株式会社 表示装置及びその駆動方法と電子機器
US8565669B2 (en) * 2008-06-02 2013-10-22 Qualcomm, Incorporated Methods and apparatus for power reduction in a transceiver
US7786419B2 (en) * 2008-09-30 2010-08-31 The Invention Science Fund I, Llc Beam power with beam redirection
US8803053B2 (en) 2008-09-30 2014-08-12 The Invention Science Fund I, Llc Beam power with multipoint reception
US8058609B2 (en) 2008-09-30 2011-11-15 The Invention Science Fund I, Llc Beam power with multipoint broadcast
US20100194207A1 (en) 2009-02-04 2010-08-05 Graham David S Wireless power transfer with lighting
US8022346B2 (en) 2009-03-27 2011-09-20 Delphi Technologies, Inc. Automatic fault detection and laser shut-down method for a laser-generated windshield display
US20150255994A1 (en) * 2009-09-25 2015-09-10 Witricity Corporation Safety systems for wireless energy transfer in vehicle applications
US8842995B2 (en) 2010-05-11 2014-09-23 The Invention Science Fund I, Llc Optical power transmission systems and methods
US8600241B2 (en) 2010-05-11 2013-12-03 The Invention Science Fund I, Llc Optical power transmission system and method having co-propagating control signal
JP5144735B2 (ja) * 2010-10-08 2013-02-13 古河電気工業株式会社 加入者宅側光回線終端装置
KR20120137863A (ko) * 2011-06-13 2012-12-24 (주)유비쿼스 광 망 종단장치
US9179204B2 (en) * 2011-10-19 2015-11-03 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical network system
US10128693B2 (en) * 2014-07-14 2018-11-13 Energous Corporation System and method for providing health safety in a wireless power transmission system
JP6330494B2 (ja) 2014-06-06 2018-05-30 日産自動車株式会社 移動体給電システムおよび移動体給電方法
US9941748B2 (en) * 2015-07-15 2018-04-10 Flextronics Ap, Llc Optical communication and charging device and method of use
US9312701B1 (en) * 2015-07-16 2016-04-12 Wi-Charge Ltd System for optical wireless power supply
US11368054B2 (en) * 2016-02-22 2022-06-21 Lasermotive, Inc. Remote power safety system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5771114A (en) * 1995-09-29 1998-06-23 Rosemount Inc. Optical interface with safety shutdown
JP2010510766A (ja) * 2006-11-21 2010-04-02 パワービーム インコーポレイテッド 電気的にパワー供給される装置への光学的パワービーミング
WO2014156465A1 (ja) * 2013-03-27 2014-10-02 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 送電装置、受電装置、電力供給システムおよび電力供給方法
US20170093228A1 (en) * 2015-09-29 2017-03-30 Semprius, Inc. Layers of safety & failsafe capability for operation of class iv laser in consumer electronics devices
WO2017158605A1 (en) * 2016-03-14 2017-09-21 Wi-Charge Ltd. System for optical wireless power supply

Also Published As

Publication number Publication date
US20200244374A1 (en) 2020-07-30
EP3687849A1 (en) 2020-08-05
US11722226B2 (en) 2023-08-08
KR20230128128A (ko) 2023-09-01
US11070298B2 (en) 2021-07-20
EP3687849A4 (en) 2021-06-23
JP2024059964A (ja) 2024-05-01
JP2020535782A (ja) 2020-12-03
CN118473108A (zh) 2024-08-09
US20210344427A1 (en) 2021-11-04
JP2023051990A (ja) 2023-04-11
JP7450695B2 (ja) 2024-03-15
WO2019064305A1 (en) 2019-04-04
EP4351026A3 (en) 2024-08-28
EP3687849B1 (en) 2023-12-20
US20230361885A1 (en) 2023-11-09
JP7199428B2 (ja) 2023-01-05
EP4351026A2 (en) 2024-04-10
KR102638874B1 (ko) 2024-02-20
CN111801244A (zh) 2020-10-20
CN111801244B (zh) 2024-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102638874B1 (ko) 이중-안전 광학 무선 전력 공급장치
CN110915101B (zh) 用于光无线供电的灵活管理系统
US8400314B2 (en) Fire alarm
CN113748584A (zh) 用于无线电源的安全壳体
WO2023131957A1 (en) Laser triggered display device
EP3832620A1 (en) Manual call point
KR101045644B1 (ko) 적외선 감지 장치 및 그 방법
WO2024009305A1 (en) Self-recovering laser safety system with automatic diagnostic system
JP7383986B2 (ja) 状態通知装置、状態通知装置の制御方法、情報処理プログラム、および、記録媒体
EP4231265A1 (en) Testing a heat detector of a self-testing hazard sensing device
KR101146083B1 (ko) 자가진단 기능을 구비한 침입 감지 장치 및 방법
CA3228332A1 (en) Improvements in and relating to laser designator pods (ldp)

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant