KR20220067869A - System for wireless power transmission of container - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스마트 컨테이너에 에너지를 효율적으로 전송하기 위한 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power transmission system for a container, and more particularly, to a technology for efficiently transmitting energy to a smart container.
스마트 컨테이너는, 컨테이너에 센서 및 통신 장치 등을 내장 또는 부착하여, 컨테이너에 실린 제품의 상태 정보 및 컨테이너 위치 정보를 모니터링 할 수 있는 IoT(Internet Of Things) 기능이 추가된 컨테이너로서, 이와 같은 IoT 기능 수행을 위해 에너지(전력) 공급이 필수적으로 요구된다. A smart container is a container with an IoT (Internet Of Things) function that can monitor the state information and container location information of products loaded in the container by embedding or attaching sensors and communication devices to the container. Energy (power) supply is essential for performance.
또한, 이와 유사하게 전력 공급이 요구되는 컨테이너로는 냉동 및 냉장 컨테이너가 있으며, 이러한 냉동 및 냉장 컨테이너는 컨테이너에 내장된 배터리를 통해 에너지를 공급 받는다. Also, similarly, containers that require power supply include refrigeration and refrigeration containers, and these refrigeration and refrigeration containers receive energy through a battery built into the container.
일반적으로 냉동 및 냉장 컨테이너는 항만 및 공항에 설치된 전기 충전소에서 유선 연결을 통하여 배터리를 충전하며, 컨테이너 운용 중 별도의 에너지 충전이 불가하므로, 일 회 충전 시 물류 운영에 사용되는 최대 에너지를 고려하여 에너지 공급 받아야 하며, 이를 위해 대용량 배터리 내장이 요구된다.In general, refrigerated and refrigerated containers charge their batteries through a wired connection at electric charging stations installed in ports and airports. Separate energy charging is not possible during container operation. It must be supplied, and for this purpose, a built-in large-capacity battery is required.
이러한 스마트 컨테이너 또는 냉동 및 냉장 컨테이너는 제품을 적재하는 컨테이너 특성 상 다층으로 적재되어 보관 및 이동되기 때문에 에너지 공급에 있어 많은 제약 사항을 수반한다.Since these smart containers or refrigeration and refrigeration containers are stacked, stored, and moved in multiple layers due to the nature of the container for loading products, they entail many restrictions on energy supply.
구체적으로, 냉동 및 냉장 컨테이너는, 냉각 장치 구동을 위해 대용량 배터리를 내장하며, 이러한 대용량 배터리로 인하여 컨테이너의 무게 증가, 적재 공간 감소 등의 문제를 야기한다. Specifically, the refrigerating and refrigerating container has a large-capacity battery for driving the cooling device, and the large-capacity battery causes problems such as an increase in the weight of the container and a decrease in the loading space.
또한, 냉동 및 냉장 컨테이너의 배터리 충전은 정해진 장소(예컨대, 항만 및 공항 내 전기 충전소)에서 유선 연결을 통해 이루어지게 되는데, 컨테이너가 적층된 환경에서 상단 컨테이너의 배터리를 충전시키는데 있어 어려움이 있다. 다만, 한국공개특허공보 제10-2019-0047229호에는 컨테이너가 다층으로 적층된 환경에서 하단 컨테이너의 배터리를 무선 충전시킨 후, 상단 컨테이너의 배터리로 전력을 전송하는 릴레이 전송 방법을 개시하고 있다.In addition, the battery charging of the refrigeration and refrigeration containers is made through a wired connection at a predetermined place (eg, an electric charging station in a port and an airport), and there is a difficulty in charging the battery of the upper container in an environment in which the containers are stacked. However, Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2019-0047229 discloses a relay transmission method for wirelessly charging the battery of the lower container in an environment in which containers are stacked in multiple layers, and then transmitting power to the battery of the upper container.
그러나, 이러한 릴레이 전송 방법은, 정해진 장소에서 일회성 충전만을 할 수 있기 때문에, 충전 장소의 제약 및 릴레이 충전으로 인한 효율 저하와, 풍랑 및 태풍과 같은 자연 재해로 물류 운송 기간이 예상치 않게 늘어나게 될 경우, 배터리 방전으로 인하여 냉동 및 냉장 컨테이너의 동작이 정상적으로 이루어 질 수 없는 문제점이 있다. However, since this relay transmission method can only perform one-time charging at a fixed place, when the logistics transportation period is unexpectedly increased due to the limitation of the charging place and the decrease in efficiency due to relay charging, and natural disasters such as wind storms and typhoons, There is a problem in that the operation of the freezing and refrigerating containers cannot be performed normally due to battery discharge.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은, 배터리 용량을 최소화할 수 있고, 저용량 배터리로 인하여 컨테이너의 무게를 감소시키는 동시에 제품의 적재 공간을 증가시킬 수 있는 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention can minimize the battery capacity, reduce the weight of the container due to the low-capacity battery and at the same time increase the loading space of the product, wireless power transmission of the container The purpose is to provide a system.
또한, 본 발명은, 다층으로 적층된 컨테이너 환경에서도, 전력을 효율적이고 용이하게 전송할 수 있는 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a container wireless power transmission system capable of efficiently and easily transmitting power even in a multi-layered container environment.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned above can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. There will be.
전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 수직 및 수평 방향으로 적층된 복수의 컨테이너 간 무선으로 전력을 전송하기 위한 시스템으로서, 복수의 컨테이너는, 외부 전원 소스 또는 상기 복수의 컨테이너 중 서로 이웃하는 이웃 컨테이너로부터 전송 받은 전력을 충전하는 배터리와, 제1 이웃 컨테이너로부터 제1 교류 전력을 수전하는 수전 코일과, 제1 교류 전력을 제1 직류 전력으로 변환하여 배터리를 충전시키는 컨버터와, 배터리에 충전된 제2 직류 전력을 제2 교류 전력으로 변환하는 인버터와, 제2 이웃 컨테이너에 제2 교류 전력을 송전하는 송전 코일을 포함하는 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a system for wirelessly transmitting power between a plurality of containers stacked in vertical and horizontal directions, wherein the plurality of containers are adjacent to each other from an external power source or the plurality of containers. A battery for charging power received from a neighboring container, a receiving coil for receiving first AC power from the first neighboring container, a converter converting the first AC power into first DC power to charge the battery, and charging the battery Provided is a wireless power transmission system for a container, comprising: an inverter for converting second DC power to second AC power; and a power transmission coil for transmitting second AC power to a second neighboring container.
여기서, 복수의 컨테이너는 제2 이웃 컨테이너로부터 배터리의 충전 정보를 수신하며, 제2 이웃 컨테이너로부터 수신한 배터리의 충전 정보를 기초로 인버터를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.Here, the plurality of containers may further include a controller that receives battery charging information from the second neighboring container and controls the inverter based on the battery charging information received from the second neighboring container.
또한, 수전 코일은, 수평 방향으로 이웃한 수평 이웃 컨테이너로부터 제1 교류 전력을 수전하는 수평 수전 코일과, 수직 방향으로 이웃한 수직 이웃 컨테이너로부터 제2 교류 전력을 수전하는 수직 수전 코일을 포함할 수 있다.In addition, the power receiving coil may include a horizontal power receiving coil receiving the first AC power from the horizontal neighboring container and a vertical power receiving coil receiving the second AC power from the neighboring vertical neighboring container in the vertical direction. have.
또한, 송전 코일은, 수평 방향으로 이웃한 수평 이웃 컨테이너에 제2 교류 전력을 송전하는 수평 송전 코일과, 수직 방향으로 이웃한 수직 이웃 컨테이너에 제2 교류 전력을 송전하는 수직 송전 코일을 포함할 수 있다.In addition, the power transmission coil may include a horizontal power transmission coil for transmitting the second AC power to the horizontal neighboring containers and a vertical power transmission coil for transmitting the second AC power to the vertical neighboring containers in the vertical direction. have.
또한, 인버터는, 수평 송전 코일에 제2 교류 전력을 제공하는 수평 인버터와, 수직 송전 코일에 제2 교류 전력을 제공하는 수직 인버터를 포함할 수 있다.In addition, the inverter may include a horizontal inverter providing the second AC power to the horizontal power transmission coil and a vertical inverter providing the second AC power to the vertical power transmission coil.
또한, 제어부는, 수평 인버터 및 수직 인버터를 선택적으로 구동 제어할 수 있다.In addition, the control unit may selectively drive and control the horizontal inverter and the vertical inverter.
또한, 송전 코일은, 제2 이웃 컨테이너가 배터리의 충전 정보의 전송에 필요한 통신 전력을 제2 이웃 컨테이너에 송전할 수 있다.In addition, the transmitting coil may transmit communication power required for the second neighboring container to transmit charging information of the battery to the second neighboring container.
또한, 외부 전원 소스는 태양광 집전 장치일 수 있다.Also, the external power source may be a solar power collector.
또한, 제어부는, 외부 전원 소스의 집전 전력량, 복수의 컨테이너의 요구 전력량 및 복수의 컨테이너 간 전력 전송 효율 중 적어도 하나를 기초로 전력 전송 경로를 결정할 수 있다.In addition, the controller may determine the power transmission path based on at least one of the amount of power collected by the external power source, the amount of power required of the plurality of containers, and power transmission efficiency between the plurality of containers.
또한, 제어부는, 복수의 컨테이너에 포함된 제품의 종류에 따라 복수의 컨테이너에 대한 충전 우선 순위를 부여하고, 충전 우선 순위에 따라 전력 전송 경로를 결정할 수 있다.Also, the controller may give charging priorities to the plurality of containers according to the types of products included in the plurality of containers, and determine a power transmission path according to the charging priorities.
또한, 제어부는, 복수의 컨테이너의 요구 전력량 및 복수의 컨테이너 간 전력 전송 효율을 기초로 복수의 컨테이너 별 비용 함수값을 산출하고, 비용 함수값을 복수의 컨테이너의 위치를 나타내는 매트릭스에 맵핑하고, 비용 함수값을 이용해 전력 전송 경로를 결정할 수 있다.In addition, the control unit calculates a cost function value for each of a plurality of containers based on the amount of power required of the plurality of containers and power transmission efficiency between the plurality of containers, maps the cost function value to a matrix indicating positions of the plurality of containers, and the cost The function value can be used to determine the power transmission path.
본 발명에 따르면, 컨테이너 운용 중에도 상시로 에너지 충전할 수 있기 때문에, 배터리 용량을 최소화할 수 있고, 저용량 배터리로 인하여 컨테이너의 무게를 감소시키는 동시에 제품의 적재 공간을 증가시킬 수 있다.According to the present invention, since energy can be charged all the time even during container operation, the battery capacity can be minimized, and the weight of the container can be reduced due to the low-capacity battery, and the loading space of the product can be increased.
또한, 본 발명에 따르면, 릴레이 무선 전송 방식으로 전력을 전송함으로써, 다층으로 적층된 컨테이너 환경에서도, 전력을 용이하게 전송할 수 있다. In addition, according to the present invention, power can be easily transmitted even in a multi-layered container environment by transmitting power in a relay wireless transmission method.
또한, 본 발명에 따르면, 최적의 전력 전송 경로를 결정하여 전력을 전송함으로써, 다층으로 적층된 복수의 컨테이너에 전력을 효율적으로 전송할 수 있다.In addition, according to the present invention, power can be efficiently transmitted to a plurality of containers stacked in multiple layers by determining an optimal power transmission path and transmitting power.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. will be.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템이 선박용 컨테이너의 적층 환경에서 적용되는 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템의 전력 전송 경로를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템의 통신 방법과 수직 및 수평 방향 전송 방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템에 있어서, 컨테이너의 위치를 나타내는 매트릭스를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템에 있어서, 전력 전송 경로를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a system for wireless power transmission of a container according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an example in which the wireless power transmission system of a container according to an embodiment of the present invention is applied in a stacking environment of a container for a ship.
3 is a diagram illustrating a power transmission path of a wireless power transmission system of a container according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic block diagram of a container wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram illustrating a communication method and a vertical and horizontal direction transmission method of a container wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a matrix indicating a location of a container in a wireless power transmission system for a container according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram for explaining a method of determining a power transmission path in a container wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.In order to fully understand the configuration and effect of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and may be embodied in various forms and various modifications may be made. However, the description of the present embodiment is provided so that the disclosure of the present invention is complete, and to fully inform those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, the scope of the invention. In the accompanying drawings, components are enlarged in size from reality for convenience of description, and ratios of each component may be exaggerated or reduced.
'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.Terms such as 'first' and 'second' may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the above terms. The above terms may be used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a 'first component' may be termed a 'second component', and similarly, a 'second component' may also be termed a 'first component'. can Also, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. Unless otherwise defined, terms used in the embodiments of the present invention may be interpreted as meanings commonly known to those of ordinary skill in the art.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템이 선박용 컨테이너의 적층 환경에서 적용되는 예를 도시한 도면이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템의 전력 전송 경로를 도시한 도면이다.1 is a view for schematically explaining a wireless power transmission system of a container according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a wireless power transmission system of a container according to an embodiment of the present invention is applied in a stacked environment of a container for ships It is a drawing showing an example. And, FIG. 3 is a diagram illustrating a power transmission path of a container wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템은, 외부 전원 소스(10) 및 복수의 컨테이너(20)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 외부 전원 소스(10)는 태양광 집전 장치일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 전원을 집전, 생성 또는 공급할 수 있는 장치이면 족하다.As shown in FIG. 1 , the container wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention may include an
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템은, 외부 전원 소스(10)에서 생성된 전력을 외부 전원 소스와 가장 인접한 첫 번째 컨테이너(20)로 유선 또는 무선으로 송전한다. 그러면, 첫 번째 컨테이너(20)는 수전된 전력으로 자신의 배터리를 충전하고 난 후 첫 번째 컨테이너(20)와 이웃한 두 번째 컨테이너(20)에 무선으로 전력을 송전한다. 마찬가지로, 두 번째 컨테이너(20)는 수전된 전력으로 자신의 배터리를 충전하고 난 후 두 번째 컨테이너(20)와 이웃한 세 번째 컨테이너(20)에 무선으로 전력으로 전송한다. First, the container wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention transmits power generated from the
이와 같은 릴레이 전송 방식으로 복수의 컨테이너(20)는 이웃한 컨테이너들(20)에 무선으로 전력을 전송하게 된다.In this relay transmission method, the plurality of
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템은 선박용 컨테이너(20)의 적층 환경에서 적용될 수 있다.As shown in FIG. 2 , the container wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention may be applied in a stacked environment of the
여기서, 복수의 컨테이너(20)는 선박(10)에 적층된 상태에서 운송되는데, 풍랑 및 태풍과 같은 자연 재해로 물류 운송 기간이 예상치 않게 늘어나게 될 경우, 배터리 방전으로 인하여 컨테이너(20)의 동작이 정상적으로 이루어질 수 없는 문제점이 있다.Here, the plurality of
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템은, 선박(1) 외부 또는 최 상단 컨테이너(20)에 외부 전원 소스(10)(예컨대, 태양광 집전 장치)를 장착하고, 태양광 집전 장치(10)에서 집전된 전력을 릴레이 전송 방식으로 수직 및 수평 방향을 따라 이웃한 컨테이너들(20)에 무선으로 전력을 송전함으로써, 각 컨테이너(20)에 구비된 배터리를 상시 충전시킬 수 있다.In order to solve such a problem, the wireless power transmission system of the container according to the embodiment of the present invention is an external power source 10 (eg, a solar power collector) to the outside of the
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템은, 복수의 컨테이너(20)가 수직 및 수평 방향으로 적층된 환경에서, 서로 이웃한 컨테이너(20) 간 수직 및 수평 송전이 가능하며, 수직 및 수평 수전이 가능하다. 또한, 탑 다운(top-down) 전력 전송 방식(a)과 바텀 업(bottom-up) 전력 전송 방식(b) 모두 구현 가능하다.As shown in FIG. 3 , in the wireless power transmission system for containers according to an embodiment of the present invention, in an environment in which a plurality of
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템의 개략적인 블록도이다.4 is a schematic block diagram of a container wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템은, 수직 및 수평 방향으로 적층된 복수의 컨테이너(20) 간 무선으로 전력을 전송하기 위한 시스템이다.A container wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention is a system for wirelessly transmitting power between a plurality of
도 4에 도시한 바와 같이, 복수의 컨테이너(20)는, 배터리(110), 수전 코일(120), 컨버터(130), 인버터(140), 송전 코일(150) 및 제어부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 4 , the plurality of
배터리(110)는, 외부 전원 소스(10) 또는 복수의 컨테이너(20) 중 서로 이웃하는 이웃 컨테이너(20)로부터 전송 받은 전력을 충전할 수 있다.The
수전 코일(120)은 제1 이웃 컨테이너(20)로부터 제1 교류 전력을 수전할 수 있다. 구체적으로, N번째 컨테이너(XN)의 수전 코일(120)은 (N-1)번째 컨테이너(X(N-1))의 송전 코일(150)로부터 제1 교류 전력을 수전할 수 있다.The
컨버터(130)는 제1 교류 전력을 제1 직류 전력으로 변환할 수 있다. 구체적으로, N번째 컨테이너(XN) 내에서, 컨버터(130)는 수전 코일(120)에 의해 수전된 제1 교류 전력을 제1 직류 전력으로 변환하여 배터리(110)를 충전시킬 수 있다.The
인버터(140)는 배터리(110)에 충전된 제2 직류 전력을 제2 교류 전력으로 변환할 수 있고, 송전 코일(150)은 제2 이웃 컨테이너(20)에 제2 교류 전력을 송전할 수 있다. 구체적으로, N번째 컨테이너(XN) 내에서 인버터(140)는 배터리(110)에 충전된 제2 직류 전력을 제2 교류 전력으로 변환할 수 있고, N번째 컨테이너(XN)의 송전 코일(150)은 (N+1)번째 컨테이너(X(N+1))의 수전 코일(120)로 제2 교류 전력을 송전할 수 있다. The
제어부(160)는, 제2 이웃 컨테이너(20)로부터 배터리(110)의 충전 정보를 수신하며, 제2 이웃 컨테이너(20)로부터 수신한 배터리(110)의 충전 정보를 기초로 인버터(140)를 제어할 수 있다.The
구체적으로, (N+1)번째 컨테이너(X(N+1))가 제2 교류 전력을 수전하기 위해, (N+1)번째 컨테이너(X(N+1))의 제어부(160)는, 자신의 컨테이너 정보 예컨대, 배터리(110)의 충전 정보, 컨테이너(20)에 포함된 제품의 상태 정보 및 컨테이너(20)의 위치 정보 중 적어도 하나를 N번째 컨테이너(XN)의 제어부(160)로 송신할 수 있다. 그러면, N번째 컨테이너(XN) 내에서, 제어부(160)는 수신한 (N+1)번째 컨테이너(X(N+1))의 배터리(110) 충전 정보를 기초로 인버터(140)를 제어할 수 있다.Specifically, in order for the (N+1)-th container (X (N+1) ) to receive the second AC power, the
여기서, 컨테이너 정보는 인 밴드(In-Band) 통신 방식으로 송신될 수 있다. 여기서, 인 밴드 통신 방식은 무선 전력 전송 주파수와 동일한 주파수 대역을 사용하는 통신 방식이다.Here, the container information may be transmitted in an in-band communication method. Here, the in-band communication method is a communication method using the same frequency band as the wireless power transmission frequency.
송전 코일(150)은 제2 이웃 컨테이너(20)가 컨테이너 정보의 전송에 필요한 통신 전력을 제2 이웃 컨테이너(20)에 송전할 수 있다. 구체적으로, N번째 컨테이너(XN)의 송전 코일(150)은 (N+1)번째 컨테이너(X(N+1))의 수전 코일(120)로 통신 전력을 송전할 수 있다. 그러면, (N+1)번째 컨테이너(X(N+1))의 제어부(160)는 수전된 통신 전력을 이용해 컨테이너 정보를 N번째 컨테이너(XN)의 제어부(160)로 전송할 수 있다.The transmitting
이에 따라, (N+1)번째 컨테이너(X(N+1))의 배터리(110)가 완전 방전된 경우에도 컨테이너 정보를 N번째 컨테이너(XN)로 전송할 수 있다.Accordingly, even when the
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템의 통신 방법과 수직 및 수평 방향 전송 방법을 설명하기 위한 블록도이다. 5 is a block diagram illustrating a communication method and a vertical and horizontal direction transmission method of a container wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시한 바와 같이, 수전 코일(120)은 수평 수전 코일(121) 및 수직 수전 코일(122)을 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 5 , the
여기서, 수평 수전 코일(121)은 수평 방향으로 이웃한 수평 이웃 컨테이너(20)로부터 제1 교류 전력을 수전하고, 수직 수전 코일(122)은 수직 방향으로 이웃한 수직 이웃 컨테이너(20)로부터 제1 교류 전력을 수전할 수 있다.Here, the horizontal
송전 코일(150)은 수평 송전 코일(151) 및 수직 송전 코일(152)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 수평 송전 코일(151)은 수평 방향으로 이웃한 수평 이웃 컨테이너(20)에 제2 교류 전력을 송전하고, 수직 송전 코일(152)은 수직 방향으로 이웃한 수직 이웃 컨테이너(20)에 제2 교류 전력을 송전할 수 있다.The
또한, 컨버터(130)는, 제어부(160)의 제어에 의해 수평 수전 코일(121) 및 수직 수전 코일(122)이 수전한 제1 교류 전력을 제1 직류 전력으로 변환하여 배터리(110)를 충전시킬 수 있다.In addition, the
구체적으로, 좌표(M, N)에 위치한 컨테이너(XMN)의 수평 수전 코일(121)은 좌표((M-1), N)에 위치한 컨테이너(X(M-1)N)의 수평 송전 코일(151)로부터 제1 교류 전력을 수전하고, 좌표(M, N)에 위치한 컨테이너(XMN)의 수직 수전 코일(122)은 좌표(M, (N-1))에 위치한 컨테이너(XM (N-1))의 수직 송전 코일(152)로부터 제1 교류 전력을 수전할 수 있다.Specifically, the horizontal
또한, 좌표((M+1), N)에 위치한 컨테이너(X(M+1)N)의 수평 수전 코일(121)은 좌표(M, N)에 위치한 컨테이너(XMN)의 수평 송전 코일(151)로부터 제2 교류 전력을 수전하고, 좌표(M, (N+1))에 위치한 컨테이너(XM (N+1))의 수직 수전 코일(122)은 좌표(M, N)에 위치한 컨테이너(XMN)의 수직 송전 코일(152)로부터 제2 교류 전력을 수전할 수 있다.In addition, the horizontal
인버터(140)는 수평 인버터(141) 및 수직 인버터(142)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 수평 인버터(141)는 수평 송전 코일(151)에 제2 교류 전력을 제공하고, 수직 인버터(142)는 수직 송전 코일(152)에 제2 교류 전력을 제공할 수 있다.The
제어부(160)는, 전력 전송 경로에 따라 수평 인버터(141) 및 수직 인버터(142)를 선택적으로 구동 제어할 수 있다.The
좌표(M, N)에 위치한 컨테이너(XMN)가 제1 교류 전력을 수전하기 위해, 좌표(M, N)에 위치한 컨테이너(XMN)의 제어부(160)는, 자신의 컨테이너 정보 예컨대, 배터리(110)의 충전 정보, 컨테이너(20)에 포함된 제품의 상태 정보 및 컨테이너(20)의 위치 정보 중 적어도 하나를 좌표((M-1), N)에 위치한 컨테이너(X(M-1)N) 및 좌표(M, (N-1))에 위치한 컨테이너(XM (N-1))의 제어부(160)로 각각 송신할 수 있다. 그러면, 좌표((M-1), N)에 위치한 컨테이너(X(M-1)N) 및 좌표(M, (N-1))에 위치한 컨테이너(XM(N-1)) 내에서, 제어부(160)는 수신한 좌표(M, N)에 위치한 컨테이너(XMN)의 배터리(110) 충전 정보를 기초로 인버터(140)를 제어할 수 있다.In order for the container (X MN ) located at the coordinates (M, N) to receive the first AC power, the
또한, 좌표((M+1), N)에 위치한 컨테이너(X(M+1)N)가 제2 교류 전력을 수전하기 위해, 좌표((M+1), N)에 위치한 컨테이너(X(M+1)N)의 제어부(160)는, 자신의 컨테이너 정보를 좌표(M, N)에 위치한 컨테이너(XMN)의 제어부(160)로 송신할 수 있다. 그러면, 좌표(M, N)에 위치한 컨테이너(XMN) 내에서, 제어부(160)는 수신한 좌표((M+1), N)에 위치한 컨테이너(X(M+1)N)의 배터리(110) 충전 정보를 기초로 인버터(140)를 제어할 수 있다.In addition, in order for the container (X (M+1)N ) located at the coordinates ((M+1), N) to receive the second AC power, the container X ( M+1)N ), the
또한, 좌표(M, (N+1))에 위치한 컨테이너(XM (N+1))가 제2 교류 전력을 수전하기 위해, 좌표(M, (N+1))에 위치한 컨테이너(XM (N+1))의 제어부(160)는, 자신의 컨테이너 정보를 좌표(M, N)에 위치한 컨테이너(XMN)의 제어부(160)로 송신할 수 있다. 그러면, 좌표(M, N)에 위치한 컨테이너(XMN) 내에서, 제어부(160)는 수신한 좌표(M, (N+1))에 위치한 컨테이너(XM (N+1))의 배터리(110) 충전 정보를 기초로 인버터(140)를 제어할 수 있다.In addition, in order for the container (X M (N+1) ) located at the coordinates (M, (N+1)) to receive the second AC power, the container (X M ) located at the coordinates (M, (N+1)) The
여기서, 컨테이너 정보는 인 밴드(In-Band) 통신 방식으로 송신될 수 있다.Here, the container information may be transmitted in an in-band communication method.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템에 있어서, 컨테이너의 위치를 나타내는 매트릭스를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템에 있어서, 전력 전송 경로를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram illustrating a matrix indicating the location of a container in a wireless power transmission system for a container according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a diagram illustrating a container wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention, It is a diagram for explaining a method of determining a power transmission path.
제어부(160)는, 외부 전원 소스(10)의 집전 전력량, 복수의 컨테이너(20)의 요구 전력량 및 복수의 컨테이너(20) 간 전력 전송 효율 중 적어도 하나를 기초로 전력 전송 경로를 결정할 수 있다.The
구체적으로, 제어부(160)는 요구 전력량이 낮은 컨테이너(20)에서 요구 전력량이 높은 컨테이너(20)까지 최단 경로가 되도록 전력 전송 경로를 결정하여 전력 전송 효율을 높일 수 있다.Specifically, the
또한, 복수의 컨테이너(20)는 수전된 전력으로 자신의 배터리(110)를 충전한 후 다른 이웃 컨테이너(20)로 전력을 전송하기 때문에, 전력 전송 경로 상에 요구 전력량이 적은 컨테이너(20)가 많이 포함될수록 전송 속도는 빨라지고 전송 효율도 향상된다. 따라서, 요구 전력량이 적은 컨테이너(20)가 더 많이 포함되도록 전력 전송 경로를 결정할 수 있다.In addition, since the plurality of
또한, 제어부(160)는, 외부 전원 소스(10)의 집전 전력량이 복수의 컨테이너(20)의 전체 요구 전력량 보다 낮은 경우, 복수의 컨테이너(20)에 포함된 제품의 종류에 따라 복수의 컨테이너(20)에 대한 충전 우선 순위를 부여하고, 충전 우선 순위에 따라 전력 전송 경로를 결정할 수 있다.In addition, when the amount of power collected by the
예를 들어, 컨테이너(20)에 포함된 제품이 의약품과 같이 온도에 취약한 제품인 경우 충전 우선 순위를 높게 부여하여 해당 컨테이너(20)에 우선적으로 전력이 전송될 수 있도록 전력 전송 경로를 결정할 수 있다.For example, when a product included in the
제어부(160)는, 복수의 컨테이너(20)의 요구 전력량 및 복수의 컨테이너 간 전력 전송 효율을 기초로 복수의 컨테이너(20) 별 비용 함수값을 산출하고, 비용 함수값을 복수의 컨테이너(20)의 위치를 나타내는 매트릭스에 맵핑할 수 있다. 그리고, 비용 함수값을 이용해 전력 전송 경로를 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 배터리(110)의 요구 전력량(또는 충전량)을 기초로 산출된 매트릭스의 비용 함수값을 이용해 최적의 전력 전송 경로(X23 X24 X34 X35 X36 X46)를 결정할 수 있다.The
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템은, 컨테이너(20) 운용 중에도 상시로 에너지 충전할 수 있기 때문에, 배터리 용량을 최소화할 수 있고, 저용량 배터리(110)로 인하여 컨테이너(20)의 무게를 감소시키는 동시에 제품의 적재 공간을 증가시킬 수 있다.As described above, since the wireless power transmission system of the container according to the embodiment of the present invention can always charge energy even during the operation of the
또한, 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템은, 릴레이 무선 전송 방식으로 전력을 전송함으로써, 다층으로 적층된 컨테이너(20) 환경에서도, 전력을 용이하게 전송할 수 있다. In addition, the wireless power transmission system of a container according to an embodiment of the present invention transmits power in a relay wireless transmission method, so that power can be easily transmitted even in the
또한, 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템은, 최적의 전력 전송 경로를 결정하여 전력을 전송함으로써, 다층으로 적층된 복수의 컨테이너(20)에 전력을 효율적으로 전송할 수 있다.In addition, the wireless power transmission system of a container according to an embodiment of the present invention can transmit power by determining an optimal power transmission path, thereby efficiently transmitting power to a plurality of
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 청구범위 및 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the detailed description of the present invention, although specific embodiments have been described, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the described embodiments, and should be defined by the following claims and their equivalents.
110: 배터리
120: 수전 코일
130: 컨버터
140: 인버터
150: 송전 코일
160: 제어부110: battery
120: faucet coil
130: converter
140: inverter
150: transmission coil
160: control unit
Claims (11)
상기 복수의 컨테이너는
외부 전원 소스 또는 상기 복수의 컨테이너 중 서로 이웃하는 이웃 컨테이너로부터 전송 받은 전력을 충전하는 배터리;
제1 이웃 컨테이너로부터 제1 교류 전력을 수전하는 수전 코일;
상기 제1 교류 전력을 제1 직류 전력으로 변환하여 상기 배터리를 충전시키는 컨버터; 및
상기 배터리에 충전된 제2 직류 전력을 제2 교류 전력으로 변환하는 인버터;
제2 이웃 컨테이너에 상기 제2 교류 전력을 송전하는 송전 코일
을 포함하는 컨테이너의 무선 전력 전송 시스템.
A system for wirelessly transmitting power between a plurality of containers stacked in vertical and horizontal directions, comprising:
The plurality of containers
a battery for charging power received from an external power source or from neighboring containers among the plurality of containers;
a power receiving coil receiving first AC power from the first neighboring container;
a converter converting the first AC power into first DC power to charge the battery; and
an inverter converting the second DC power charged in the battery into second AC power;
a transmission coil for transmitting the second AC power to a second neighboring container
A container's wireless power transmission system comprising a.
상기 복수의 컨테이너는
상기 제2 이웃 컨테이너로부터 상기 배터리의 충전 정보를 수신하며, 상기 제2 이웃 컨테이너로부터 수신한 상기 배터리의 충전 정보를 기초로 상기 인버터를 제어하는 제어부를 더 포함하는
컨테이너의 무선 전력 전송 시스템.
The method of claim 1,
The plurality of containers
A control unit receiving the charging information of the battery from the second neighboring container and controlling the inverter based on the charging information of the battery received from the second neighboring container
Container's wireless power transfer system.
상기 수전 코일은
수평 방향으로 이웃한 수평 이웃 컨테이너로부터 상기 제1 교류 전력을 수전하는 수평 수전 코일; 및
수직 방향으로 이웃한 수직 이웃 컨테이너로부터 상기 제1 교류 전력을 수전하는 수직 수전 코일을 포함하는
컨테이너의 무선 전력 전송 시스템.
3. The method of claim 2,
The power receiving coil is
a horizontal power receiving coil configured to receive the first AC power from a horizontally adjacent horizontal neighboring container; and
A vertical power receiving coil configured to receive the first AC power from neighboring vertical neighboring containers in the vertical direction.
Container's wireless power transfer system.
상기 송전 코일은
수평 방향으로 이웃한 수평 이웃 컨테이너에 상기 제2 교류 전력을 송전하는 수평 송전 코일; 및
수직 방향으로 이웃한 수직 이웃 컨테이너에 상기 제2 교류 전력을 송전하는 수직 송전 코일을 포함하는
컨테이너의 무선 전력 전송 시스템.
3. The method of claim 2,
The transmission coil is
a horizontal transmission coil for transmitting the second AC power to horizontal neighboring containers in a horizontal direction; and
Comprising a vertical power transmission coil for transmitting the second AC power to the neighboring vertical container in the vertical direction
Container's wireless power transfer system.
상기 인버터는
상기 수평 송전 코일에 상기 제2 교류 전력을 제공하는 수평 인버터; 및
상기 수직 송전 코일에 상기 제2 교류 전력을 제공하는 수직 인버터를 포함하는
컨테이너의 무선 전력 전송 시스템.
5. The method of claim 4,
The inverter is
a horizontal inverter providing the second AC power to the horizontal power transmission coil; and
and a vertical inverter providing the second AC power to the vertical power transmission coil.
Container's wireless power transfer system.
상기 제어부는
상기 수평 인버터 및 상기 수직 인버터를 선택적으로 구동 제어하는
컨테이너의 무선 전력 전송 시스템.
6. The method of claim 5,
the control unit
To selectively drive and control the horizontal inverter and the vertical inverter
Container's wireless power transfer system.
상기 송전 코일은
상기 제2 이웃 컨테이너가 상기 배터리의 충전 정보의 전송에 필요한 통신 전력을 상기 제2 이웃 컨테이너에 송전하는
컨테이너의 무선 전력 전송 시스템.
3. The method of claim 2,
The transmission coil is
The second neighboring container transmits communication power required for transmission of charging information of the battery to the second neighboring container.
Container's wireless power transfer system.
상기 외부 전원 소스는 태양광 집전 장치인
컨테이너의 무선 전력 전송 시스템.
The method of claim 1,
The external power source is a solar power collector
Container's wireless power transfer system.
상기 제어부는
상기 외부 전원 소스의 집전 전력량, 상기 복수의 컨테이너의 요구 전력량 및 상기 복수의 컨테이너 간 전력 전송 효율 중 적어도 하나를 기초로 전력 전송 경로를 결정하는
컨테이너의 무선 전력 전송 시스템.
3. The method of claim 2,
the control unit
determining a power transmission path based on at least one of the amount of power collected by the external power source, the amount of power required of the plurality of containers, and power transmission efficiency between the plurality of containers
Container's wireless power transfer system.
상기 제어부는
상기 복수의 컨테이너에 포함된 제품의 종류에 따라 상기 복수의 컨테이너에 대한 충전 우선 순위를 부여하고, 상기 충전 우선 순위에 따라 전력 전송 경로를 결정하는
컨테이너의 무선 전력 전송 시스템.
3. The method of claim 2,
the control unit
Giving a charging priority to the plurality of containers according to the type of product included in the plurality of containers, and determining a power transmission path according to the charging priority
Container's wireless power transfer system.
상기 제어부는
상기 복수의 컨테이너의 요구 전력량 및 상기 복수의 컨테이너 간 전력 전송 효율을 기초로 상기 복수의 컨테이너 별 비용 함수값을 산출하고, 상기 비용 함수값을 상기 복수의 컨테이너의 위치를 나타내는 매트릭스에 맵핑하고, 상기 비용 함수값을 이용해 전력 전송 경로를 결정하는
컨테이너의 무선 전력 전송 시스템.3. The method of claim 2,
the control unit
calculating a cost function value for each of the plurality of containers based on the amount of power required of the plurality of containers and power transmission efficiency between the plurality of containers, and mapping the cost function value to a matrix indicating positions of the plurality of containers, and Determining the power transmission path using the cost function value
Container's wireless power transfer system.
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KR20190047229A (en) | 2017-10-27 | 2019-05-08 | 한국철도기술연구원 | Wireless Power Transmission Structure for Reefer Container |
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2020
- 2020-11-18 KR KR1020200154594A patent/KR102491249B1/en active IP Right Grant
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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