KR20230072408A - Coil Alignment Control Method and Apparatus for the Wireless Charging of Vehicles - Google Patents

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KR20230072408A
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안병철
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Abstract

According to an aspect of the present invention, a coil alignment control method for wireless charging of a moving object and a device thereof can maximize wireless power transmission efficiency by performing the following steps of: aligning a power receiving direction surface of a power receiving coil of a moving object to be parallel to a power transmitting direction surface of a power transmitting coil of a wireless charging power transmitting station; aligning a winding center area of the power receiving coil with a winding center area of the power transmitting coil; and aligning the power receiving coil so that a distance between the power receiving coil and the power transmitting coil is as close as a preset proximity distance.

Description

이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 제어 방법 및 장치{Coil Alignment Control Method and Apparatus for the Wireless Charging of Vehicles}Coil Alignment Control Method and Apparatus for the Wireless Charging of Vehicles

본 발명은 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 제어 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 송전코일과 수전코일의 평행 정렬과 중심 정렬 그리고 근접 정렬을 통해서 무선전력전송효율을 극대화하여 무선충전효율을 높일 수 있는 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for controlling coil arrangement for wireless charging of a mobile body. More specifically, it relates to a method and apparatus for controlling coil alignment for wireless charging of a mobile body, which can increase wireless charging efficiency by maximizing wireless power transmission efficiency through parallel alignment, center alignment, and proximity alignment of a transmitting coil and a receiving coil.

무선충전(wireless charging) 또는 무선전력전송(wireless power transfer) 기술은 소전력과 대전력뿐만 아니라 최근 수십 W에서 수 kW까지의 넓은 전력 범위를 가진 중전력에 대해 다양한 응용 분야가 확대 발굴되면서 폭넓은 연구가 활발히 진행되고 있다. 스마트폰과 일반가전에서 무선충전기술은 이미 사용자에게 친숙한 기술이 되었으며 물류로봇, 드론, 각종 차량, 비행체나 선박 등과 같은 이동체에 대한 무선충전기술도 급속히 발전하고 있다.Wireless charging or wireless power transfer technology is widely used as various application fields have been expanded and discovered for medium power with a wide power range from tens of W to several kW as well as small and large power. Research is actively progressing. Wireless charging technology in smart phones and general home appliances has already become a technology familiar to users, and wireless charging technology for moving objects such as logistics robots, drones, various vehicles, air vehicles, and ships is also rapidly developing.

전기 자동차 무선 충전 시스템의 경우 기존의 플러그인 방식의 유선 충전 방식을 개선하여 운전자가 주차장에 주차만 하더라도 자동으로 무선 충전이 되는 시스템을 구현하는 것을 목표로 한다. 최적의 시스템을 구현하기 위해서는 무선충전 효율, 이물질에 대한 회피 및 제거 방안, 통신 방식, 과금 방식 등의 충전 인프라에 관한 사항과 차량의 배터리 용량, 무선 전력 수신기의 모듈화 및 자동차 탑재 등의 전기 자동차에 관한 사항 등이 고려되어야 한다. 무선충전시스템에서 무선충전효율은 매우 중요한 요소인데 이동체에 사용되는 자기공진방식의 무선충전시스템 에서 송전코일(일차코일)과 수전코일(이차코일)의 정렬 상태는 무선전력전송효율에 많은 영향을 주게 된다.In the case of an electric vehicle wireless charging system, the goal is to improve the existing plug-in wired charging method to implement a system that automatically wirelessly charges even if the driver parks in a parking lot. In order to implement the optimal system, matters related to charging infrastructure such as wireless charging efficiency, avoidance and removal of foreign substances, communication method, charging method, vehicle battery capacity, modularization of wireless power receiver, and electric vehicle installation such as vehicle installation are required. related matters, etc., should be considered. In a wireless charging system, wireless charging efficiency is a very important factor. In a magnetic resonance wireless charging system used for mobile bodies, the alignment of the transmission coil (primary coil) and the receiving coil (secondary coil) has a great influence on the wireless power transmission efficiency. do.

코일정렬기술과 관련한 선행기술로서 하기 특허문헌 1은 2017년 12월 27일 공개된 대한민국 공개특허 10-2017-0142046로서 '무선전력전송 시스템에서의 코일 정렬 방법 및 이를 이용하는 장치'에 관한 기술을 개시하고 있다. 이 선행 기술은 GA(Ground Assembly)의 송전코일 상에 서로 직교하는 빔 막대 쌍을 설치하고 VA(Vehicle Assembly)에 돌출되는 광차단부를 구비한다. 광차단부가 직교하는 빔을 가로막아 차단하는 위치로 이동되도록 제어하여 송전코일과 수전코일을 정렬시킨다.As a prior art related to coil alignment technology, the following Patent Document 1 is Korean Patent Publication No. 10-2017-0142046 published on December 27, 2017, which discloses a technology related to 'a coil alignment method in a wireless power transmission system and a device using the same' are doing This prior art installs a pair of beam rods orthogonal to each other on a transmission coil of a GA (Ground Assembly) and has a light blocking portion protruding from a VA (Vehicle Assembly). The transmitting coil and the receiving coil are aligned by controlling the light-blocking unit to be moved to a position where it intercepts and blocks orthogonal beams.

코일정렬기술과 관련한 선행기술로서 하기 특허문헌 2는 2018년 08월 27일 공개된 대한민국 공개특허 10-2018-0095445로서 '저주파수 안테나를 이용한 무선충전시스템의 위치 정렬 방법 및 장치'에 관한 기술을 개시하고 있다. 이 선행 기술은 코일정렬을 위해 GA(Ground Assembly)와 VA(Vehicle Assembly)에 각각 별도의 복수개의 저수파수 송수신 안테나를 설치하고 이를 이용하여 송전코일과 수전코일을 정렬시킨다.As a prior art related to coil alignment technology, the following Patent Document 2 is Korean Patent Publication No. 10-2018-0095445 published on August 27, 2018, which discloses technology related to 'position alignment method and device of wireless charging system using low frequency antenna' are doing This prior art installs a plurality of separate low-frequency transmit/receive antennas in GA (Ground Assembly) and VA (Vehicle Assembly) for coil alignment, and aligns the power transmission coil and the power reception coil by using them.

그런데, 상기 선행기술들은 단지 송전코일의 권선중심영역과 수전코일의 권선중심영역이 정렬 상태를 이루도록만 하고 있어서 무선전력전송효율이 극대화되기 어렵다. 즉, 송전코일의 송전 방향면과 수전코일의 수전 방향면에 대한 평행 정렬 상태와 두 면의 근접 정렬 상태가 고려되고 있지 않기 때문에 평행 정렬 상태가 아니거나 일정치 이내로 근접 정렬되어 있지 않은 경우 무선전력전송효율이 극대화되기 어렵다.However, in the prior art, it is difficult to maximize the efficiency of wireless power transmission because the winding center region of the transmission coil and the winding center region of the power reception coil are only aligned. That is, since the parallel alignment of the transmission direction plane of the transmission coil and the reception direction plane of the power reception coil and the proximity alignment state of the two surfaces are not considered, wireless power is not in parallel alignment or if the proximity alignment is not within a certain value. It is difficult to maximize transmission efficiency.

한편, 무선충전기술은 AGV(Automated Guided Vehicle) 또는 AMR(Automated Mobile Robot)과 같은 물류로봇 분야에서도 확대 발전하고 있다. 물류로봇의 경우 스마트폰이나 전기차 충전과 다르게 송전코일과 수전코일이 지면에 각각 수직 방향으로 배치되는 구조가 많이 채용되고 있다.On the other hand, wireless charging technology is also expanding and developing in the field of logistics robots such as AGV (Automated Guided Vehicle) or AMR (Automated Mobile Robot). In the case of logistics robots, a structure in which power transmission coils and power reception coils are arranged vertically on the ground, unlike smartphone or electric vehicle charging, is widely adopted.

물류로봇과 같은 이동체에서 수직식 무선충전 형태를 선호하는 이유는 물류로봇을 사용하는 스마트 공장이나 건물의 지면에 충전 시스템의 송신부를 설치하면 비용이 증가할 뿐 아니라 시설 변경 및 이설을 하는데 매우 불편하다. 또한 마그네틱테이프를 사용하여 경로를 유도하는 로봇의 경우에는 바닥에 송신부를 설치하는 것이 사실상 거의 불가능하다. 그리고 수평식의 경우 송신부 표면에 이물질이 부착되는 경우가 잦아 주기적인 관리가 필요하지만, 수직식의 경우 송수신부에 이 물질 부착되어도 중력에 의해 지면으로 떨어지므로 수평식 충전에 비해 유리하다.The reason why vertical wireless charging is preferred in mobile devices such as logistics robots is that installing the transmitter of the charging system on the ground of smart factories or buildings using logistics robots not only increases costs, but also makes it very inconvenient to change and relocate facilities. . In addition, in the case of a robot that guides a path using a magnetic tape, it is practically impossible to install a transmitter on the floor. In the case of the horizontal type, foreign substances are often attached to the surface of the transmitter, so periodic management is required.

그러나, 수직식 무선충전의 경우에도 역시 무선충전효율을 높이기 위해서는 코일 정렬 기술이 요구되는데 전술한 선행기술들로는 무선전력 전송효율을 극대화하기 어렵다. 또한 수직식 무선충전의 경우 이동체의 종류에 따라 수전코일의 설치 높이가 상이할 수 있는데 이러한 경우에도 대응할 수 있는 무선충전기술이 요구되 고 있다.However, even in the case of vertical wireless charging, coil alignment technology is required to increase wireless charging efficiency, and it is difficult to maximize wireless power transmission efficiency with the above-described prior art. In addition, in the case of vertical wireless charging, the installation height of the receiving coil may be different depending on the type of mobile body, and wireless charging technology that can cope with this case is also required.

대한민국 공개특허 10-2017-0142046Republic of Korea Patent Publication 10-2017-0142046 대한민국 공개특허 10-2018-0095445Republic of Korea Patent Publication 10-2018-0095445

본 발명의 목적은 송전코일의 송전 방향면과 수전코일의 수전 방향면이 평행 상태로 정렬되어 무선전력전송효율을 극대화할 수 있는 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 제어 방법 및 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a method and apparatus for controlling coil alignment for wireless charging of a mobile body in which a power transmission direction surface of a power transmission coil and a power reception direction surface of a power reception coil are aligned in a parallel state to maximize wireless power transmission efficiency.

본 발명의 다른 목적은 수직식 무선충전방식에서 무선전력전송효율을 극대화할 수 있는 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 제어 방법 및 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a coil arrangement control method and apparatus for wireless charging of a mobile body capable of maximizing wireless power transmission efficiency in a vertical wireless charging system.

본 발명의 또 다른 목적은 수전코일의 높이가 서로 다른 높이를 갖는 이동체의 경우에도 각각 대응하여 무선전력전송효율을 극대화할 수 있는 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 제어 방법 및 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a coil arrangement control method and apparatus for wireless charging of a mobile body capable of maximizing wireless power transmission efficiency even in the case of mobile bodies having different heights of receiving coils.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 제어 장치는 무선충전 송전스테이션으로부터 이동체를 무선충전하기 위한 코일 정렬 제어 장치로서, 무선충전 송전스테이션은 송전코일과 송전부 적외선 송수신부를 각각 포함하는 복수개의 송전코일패널들; 상기 복수개의 송전코일패널들 중 어느 하나를 선택하기 위한 송전코일 선택스위치; 및 상기 송전코일 선택스위치를 통해 선택된 송전코일패널을 이용한 송전을 제어하는 송전부 회로 및 제어 모듈을 포함하고, 이동체는 제1 수전부 적외선 송수신부, 제2 수전부 적외선 송수신부 및 수전코일을 포함하는 수전코일패널; 코일 정렬을 위한 상기 이동체의 기동을 제어하는 이동체 기동 제어부; 및 선택된 송전코일패널의 송전부 적외선 송수신부에서 방사되는 적외선을 상기 제1 수전부 적외선 송수신부 및 상기 제2 수전부 적외선 송수신부가 각각 수신하여 각각의 적외선 수신전력밀도를 측정하고, 상기 측정된 각각의 수신전력밀도 값이 서로 동일한 값을 갖도록 상기 이동체 기동 제어부를 통해 상기 이동체의 기동을 제어하여, 상기 수전코일의 권선중심영역을 상기 선택된 송전코일패널의 송전코일의 권선중심영역에 정렬시키는 수전부 회로 및 제어 모듈을 포함하되, 상기 제1 수전부 적외선 송수신부 및 상기 제2 수전부 적외선 송수신부는 서로 간격을 두고 설치된 것을 특징으로 하는 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 제어 장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, a coil alignment control device for wireless charging of a mobile body is a coil alignment control device for wirelessly charging a mobile body from a wireless charging transmission station, wherein the wireless charging transmission station includes a power transmission coil and an infrared transmission/reception unit of a power transmission unit, respectively. A plurality of power transmission coil panels including; a power transmission coil selection switch for selecting one of the plurality of power transmission coil panels; and a power transmission unit circuit and a control module for controlling power transmission using the power transmission coil panel selected through the power transmission coil selection switch, and the moving body includes an infrared transmission/reception unit of a first power reception unit, an infrared transmission/reception unit of a second power reception unit, and a power reception coil. a faucet coil panel; a movable body start control unit controlling the start of the movable body for coil alignment; and the first infrared transmission/reception unit and the second infrared transmission/reception unit respectively receive infrared rays emitted from the infrared transmission/reception unit of the transmission unit of the selected power transmission coil panel to measure respective infrared reception power densities. A power receiving unit that controls starting of the movable body through the moving body starting control unit so that received power densities have the same value, and aligns the winding center area of the power receiving coil with the winding center area of the power transmitting coil of the selected power transmission coil panel. A circuit and a control module are provided, wherein the first power receiver infrared transceiver and the second power receiver infrared transceiver are installed at a distance from each other.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 무선충전 송전스테이션으로부터 이동체를 무선충전하기 위한 코일 정렬 제어 방법으로서, 무선충전 송전스테이션의 서로 다른 높이를 갖는 복수의 송전코일패널들 중에서 이동체의 수전코일의 높이에 대응하는 송전코일패널을 선택하는 선택과정; 상기 수전코일의 수전 방향면이 상기 선택된 송전코일패널의 송전코일의 송전 방향면에 평행하도록 정렬시키는 평행정렬과정; 상기 수전코일의 권선중심영역을 상기 송전코일의 권선중심영역에 정렬시키는 중심정렬과정; 및 상기 수전코일이 상기 송전코일에 근접하도록 정렬시키는 근접정렬과정을 포함하되, 상기 중심정렬과정은 상기 선택된 송전코일패널의 송전부 적외선 송수신부에서 방사되는 적외선을 상기 이동체의 제1 수전부 적외선 송수신부 및 상기 이동체의 제2 수전부 적외선 송수신부가 각각 수신하여 각각의 적외선 수신전력밀도를 측정하는 과정; 및 상기 측정된 각각의 수신전력밀도 값이 서로 동일한 값을 갖도록 상기 이동체의 이동체 기동 제어부를 통해 상기 이동체의 기동을 제어하는 과정을 포함하는 것 을 특징으로 하는 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 제어 방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, as a coil arrangement control method for wirelessly charging a mobile body from a wireless charging transmission station, among a plurality of power transmission coil panels having different heights of the wireless charging transmission station, the height of the receiving coil of the mobile body is determined. a selection process of selecting a corresponding power transmission coil panel; a parallel alignment process of aligning the power reception direction plane of the power reception coil to be parallel to the transmission direction plane of the power transmission coil of the selected power transmission coil panel; a center alignment process of aligning the winding center region of the power receiving coil with the winding center region of the power transmission coil; and a proximity alignment process of aligning the power reception coil to be close to the power transmission coil, wherein the center alignment process transmits and receives infrared rays emitted from the infrared transmission/reception unit of the power transmission unit of the selected power transmission coil panel to the first power reception unit of the mobile body. measuring infrared reception power densities by receiving each infrared ray transmission/reception unit of the second power receiving unit and the movable body; and controlling the starting of the mobile body through a mobile body starting control unit of the mobile body so that each of the measured received power density values have the same value. to provide.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 무선충전 송전스테이션으로부터 이동체를 무선충전하기 위한 코일 정렬 제어 장치로서, 무선충전 송전스테이션은 송전코일과 송전부 적외선 송수신부를 포함하는 송전코일패널; 상기 송전코일패널을 이용한 송전을 제어하는 송전부 회로 및 제어 모듈을 포함하고, 이동체는 제1 수전부 적외선 송수신부, 제2 수전부 적외선 송수신부 및 수전코일을 포함하는 수전코일패널; 코일 정렬을 위한 상기 이동체의 기동을 제어하는 이동체 기동 제어부; 및 상기 송전코일패널의 송전부 적외선 송수신부에서 방사되는 적외선을 상기 제1 수전부 적외선 송수신부 및 상기 제2 수전부 적외선 송수신부가 각각 수신하여 각각의 적외선 수신전력밀도를 측정하고, 상기 측정된 각각의 수신전력밀도 값이 서로 동일한 값을 갖도록 상기 이동체 기동 제어부를 통해 상기 이동체의 기동을 제어하여, 상기 수전코일의 권선중심영역을 상기 송전코일패널의 송전코일의 권선중심영역에 정렬시키는 수전부 회로 및 제어 모듈을 포함하되, 상기 제1 수전부 적외선 송수신부 및 상기 제2 수전부 적외선 송수신부는 서로 간격을 두고 설치된 것을 특징으로 하는 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 제어 장치를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, a coil alignment control device for wirelessly charging a moving object from a wireless charging transmission station, wherein the wireless charging transmission station includes a transmission coil panel including a transmission coil and an infrared transmission/reception section of the transmission unit; A power receiving coil panel including a power transmission unit circuit and a control module for controlling power transmission using the power transmission coil panel, and the movable body includes a first power receiving unit infrared transmitting and receiving unit, a second power receiving unit infrared transmitting and receiving unit, and a power receiving coil; a movable body start control unit controlling the start of the movable body for coil alignment; and receiving the infrared rays emitted from the infrared transmitting/receiving unit of the power transmitting coil panel by the first infrared transmitting/receiving unit and the second infrared transmitting/receiving unit of the power receiving unit, respectively, to measure respective infrared reception power densities, A power receiver circuit that controls the start of the movable body through the movable body start control unit so that received power densities have the same value, and aligns the winding center area of the power receiving coil with the winding center area of the power transmission coil of the power transmission coil panel. and a control module, wherein the infrared transmission/reception unit of the first power receiving unit and the infrared transmission/reception unit of the second power receiving unit are installed apart from each other.

본 발명의 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 제어 방법 및 장치에 의하면 송전코일의 송전 방향면과 수전코일의 수전 방향면을 평행상태에서 송전코일의 권선중심영역과 수전코일의 권선중심영역이 근접하여 정렬되게 함으로 무선전력전송 효율을 극대화할 수 있다.According to the method and apparatus for controlling coil alignment for wireless charging of mobile devices of the present invention, the winding center area of the power transmission coil and the winding center area of the power receiving coil are aligned so that the power transmission direction plane of the power transmission coil and the power reception direction plane of the power reception coil are in a parallel state. By doing so, the efficiency of wireless power transmission can be maximized.

또한, 수직식 무선충전방식의 이동체의 경우에도 송전코일과 수전코일이 평행 정렬과 중심 정렬 및 근접 정렬이 이루어진 상태에서 무선충전이 이루어짐으로 무선전력전송효율을 극대화할 수 있다.In addition, even in the case of a mobile body using a vertical wireless charging method, wireless power transmission efficiency can be maximized because wireless charging is performed in a state in which a transmitting coil and a receiving coil are aligned in parallel, centered, and proximal.

그리고, 수전코일의 높이가 서로 다른 높이를 갖는 이동체의 경우에도 각각의 높이에 맞는 복수개의 송전코일을 무선충전 송전스테이션에 선택 가능하게 구비하고, 선택된 하나의 송전코일에 대응하여 수전코일을 평행 정렬과 중심 정렬 및 근접 정렬시킴으로서 무선전력전송효율을 극대화할 수 있다.In addition, even in the case of a mobile body having different heights of power receiving coils, a plurality of power transmission coils suitable for each height are selectively provided in the wireless charging transmission station, and the power receiving coils are aligned in parallel in correspondence with the selected one power transmission coil. The efficiency of wireless power transmission can be maximized by centering and arranging proximity.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 제어 장치의 주요 구성을 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 제어 방법의 주요 단계를 순차적으로 보여주는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코일을 평행 정렬시키는 동작 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코일을 중심 정렬시키는 동작 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코일을 근접 정렬시키는 동작 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram showing the main configuration of a coil arrangement control device for wireless charging of a mobile body according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a flow chart sequentially showing the main steps of a coil alignment control method for wireless charging of a mobile body according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining an operating mechanism for aligning coils in parallel according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining an operating mechanism for aligning the center of a coil according to a preferred embodiment of the present invention.
5 is a diagram for explaining an operating mechanism for closely aligning coils according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the examples described in detail below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention are omitted.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 제어 장치의 주요 구성을 보여주는 블록도이다.1 is a block diagram showing the main configuration of a coil arrangement control device for wireless charging of a mobile body according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 장치는 무선충전 송전스테이션(10)과 이동체(20)로 구성된다.Referring to FIG. 1 , a coil alignment device for wireless charging of a mobile body according to a preferred embodiment of the present invention is composed of a wireless charging transmission station 10 and a mobile body 20 .

무선충전 송전스테이션(10)은 복수개의 송전코일패널들(11, 12, 13, 14, 15)과 송전코일 선택스위치(16) 그리고 송전부 회로 및 제어 모듈(17)을 포함한다. The wireless charging transmission station 10 includes a plurality of transmission coil panels 11, 12, 13, 14, 15, a transmission coil selection switch 16, and a transmission circuit and control module 17.

복수개의 송전코일패널들(11, 12, 13, 14, 15)은 각각 송전코일(S1, S2, S3, S4, S54)과 송전부 적외선 송수신부(C1, C2, C3, C4, C5)를 갖는다. 송전부 적외선 송수신부(C1, C2, C3, C4, C5)는 각각 적외선 발생원으로서 LED와 적외선 수신소자로 광다이오드를 사용할 수 있다. 송전부 적외선 송수신부(C1, C2, C3, C4, C5)는 측정 모드뿐만 아니라 적외선 통신 모드로도 동작한다.The plurality of power transmission coil panels 11, 12, 13, 14, and 15 each include power transmission coils S1, S2, S3, S4, and S54 and infrared transmission/reception units C1, C2, C3, C4, and C5. have The infrared transmission/reception units C1, C2, C3, C4, and C5 of the transmission unit may each use an LED as an infrared generation source and a photodiode as an infrared reception element. Transmitter The infrared transceivers C1, C2, C3, C4, and C5 operate not only in measurement mode but also in infrared communication mode.

송전부 회로 및 제어 모듈(17)은 송전코일 선택스위치(16)를 통해 복수개의 송전코일패널들(11, 12, 13, 14, 15) 중 어느 하나를 선택하여 송전을 수행한다.The power transmission unit circuit and control module 17 selects one of the plurality of power transmission coil panels 11, 12, 13, 14, and 15 through the power transmission coil selection switch 16 to transmit power.

이동체(20)는 수전코일패널(21), 수전부 회로 및 제어 모듈(22), 이동체 기동 제어부(23) 및, 충전 배터리(24)를 포함한다. The mobile body 20 includes a power receiving coil panel 21, a power receiving unit circuit and control module 22, a mobile body start control unit 23, and a rechargeable battery 24.

수전코일패널(21)은 서로 간격을 두고 설치되는 제1 및 제2 수전부 적외선 송수신부(P, Q)와 수전코일(R)을 갖는다. 제1 및 제2 수전부 적외선 송수신부(P, Q)는 각각 적외선 발생원으로서 LED와 적외선 수신소자로 광다이오드를 사용할 수 있다. LED의 적외선은 서로 다른 주파수(예를 들어, 32 kHz, 82 kHz)로 ON/OFF 변조된다. 밀집된 공간에서 다수의 무선전력 전송이 이루어질 경우에는, 적외선센서들 간의 간섭을 방지하기 위해 추가적으로 코드 변조를 수행하는 코드분할다중접속(CDMA) 기법을 적용할 수 있다. 제1 및 제2 수전부 적외선 송수신부(P, Q)는 측정 모드뿐만 아니라 적외선 통신 모드로도 동작한다.The power receiving coil panel 21 has first and second power receiving unit infrared transmission/reception units P and Q and a power receiving coil R installed at intervals from each other. The first and second power receiving units infrared transmitting/receiving units P and Q may each use an LED as an infrared generating source and a photodiode as an infrared receiving element. The infrared light of the LED is modulated ON/OFF with different frequencies (eg 32 kHz, 82 kHz). When a plurality of wireless power transmissions are performed in a dense space, a code division multiple access (CDMA) technique that additionally performs code modulation may be applied to prevent interference between infrared sensors. The first and second power receiver infrared transmission/reception units P and Q operate not only in a measurement mode but also in an infrared communication mode.

이동체 기동 제어부(23)는 코일 정렬을 위한 이동체 기동을 제어한다. 수전부 회로 및 제어 모듈(22)은 예를 들어, 선택된 송전코일패널(14)의 송전부 적외선 송수신부(C4)와 제1 및 제2 수전부 적외선 송수신부(P, Q)를 이용하여 선택된 송전코일패널(14)의 송전코일(S4)과 수전코일(R)의 정렬 상태를 측정한다. 수전부 회로 및 제어 모듈(22)은 측정된 정렬 상태에 따라 이동체 기동 제어부(23)에 의한 코일 정렬 제어를 수행한다. 구체적인 코일 정렬 제어 동작은 후술 된다. 코일 정렬 후 수전부 회로 및 제어 모듈(22)은 충전 배터리(24)의 충전을 제어한다. The movable body starting control unit 23 controls the movable body starting for coil alignment. The power receiving unit circuit and control module 22 is selected using, for example, the infrared transmitting/receiving unit C4 of the selected power transmitting coil panel 14 and the first and second infrared transmitting/receiving units P and Q of the selected power receiving unit. The alignment state of the transmitting coil S4 and the receiving coil R of the transmitting coil panel 14 is measured. The power receiver circuit and control module 22 performs coil alignment control by the movable object start control unit 23 according to the measured alignment state. A specific coil alignment control operation will be described later. After arranging the coils, the power receiver circuit and control module 22 controls charging of the rechargeable battery 24 .

복수개의 송전코일패널들(11, 12, 13, 14, 15)과 이동체(20)의 수전코일패널(21)은 지면에 각각 수직 방향으로 배치되는 수직식 무선충전 구조이다. 수전코일(R)은 이동체(20)의 종류에 따라 지면으로부터의 높이가 서로 다를 수 있다. 서로 다른 높이를 갖는 여러 종류의 이동체들에 각각 대응하기 위하여 무선충전 송전스테이션(10)에 설치되는 복수개의 송전코일(S1, S2, S3, S4, S54)도 그 높이에 맞게 서로 다른 높이로 이격되어 설치된다. 그러므로 서로 다른 높이로 설치된 수전코일을 갖는 이동체들에 대하여 하나의 무선충전 송전스테이션(10)으로 대응이 가능하다. 도 1에 이동체(20)와 대응하는 높이에 설치된 송전코일패널(14) 간에 무선전력전송이 이루어지는 경우가 예시되어 있다.The plurality of power transmission coil panels 11, 12, 13, 14, 15 and the power receiving coil panel 21 of the movable body 20 are vertically arranged on the ground in a vertical wireless charging structure. The receiving coils R may have different heights from the ground depending on the type of the movable body 20 . The plurality of transmission coils (S1, S2, S3, S4, S54) installed in the wireless charging transmission station 10 are also spaced at different heights to match the heights in order to correspond to various types of moving objects having different heights. and installed Therefore, it is possible to respond to mobile bodies having power receiving coils installed at different heights with one wireless charging transmission station 10. 1 illustrates a case in which wireless power transmission is performed between a moving body 20 and a power transmission coil panel 14 installed at a corresponding height.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 제어 방법의 주요 단계를 순차적으로 보여주는 순서도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코일을 평행 정렬시키는 동작 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코일을 중심 정렬시키는 동작 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코일을 근접 정렬시키는 동작 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.2 is a flow chart sequentially showing the main steps of a method for controlling coil alignment for wireless charging of mobile devices according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 3 describes an operating mechanism for aligning coils in parallel according to a preferred embodiment of the present invention. It is a drawing for 4 is a diagram for explaining an operating mechanism for aligning the center of a coil according to a preferred embodiment of the present invention. 5 is a diagram for explaining an operating mechanism for closely aligning coils according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하여, 단계 S10에서 무선충전이 필요한 이동체(20)가 무선충전 송전스테이션(10)의 근처로 이동한다.Referring to FIGS. 1 and 2 , in step S10 , the mobile body 20 requiring wireless charging moves near the wireless charging transmission station 10 .

단계 S20에서는 이동체 평면(ZM)을 무선충전 송전스테이션 평면(ZT)에 평행하게 정렬하는 제어 단계가 수행된다. 무선충전 송전스테이션 평면(ZT)은 실질적으로 송전코일의 송전 방향면이고 이동체 평면(ZM)은 실질적으로 수전코일의 수전 방향면이다.In step S20, a control step of aligning the movable object plane ZM in parallel with the wireless charging transmission station plane ZT is performed. The wireless charging transmission station plane (ZT) is substantially the transmission direction plane of the transmission coil, and the movable body plane (ZM) is substantially the power reception direction plane of the power reception coil.

구체적으로, 도 3을 참조하여, 단계 S20의 평행 정렬 제어 단계에서 수전부 회로 및 제어 모듈(22)은 제1 및 제2 수전부 적외선 송수신부(P, Q)를 측정 모드로 동작시킨다. 즉, 제1 및 제2 수전부 적외선 송수신부(P, Q)에서 적외선을 방사하여 송전코일의 송전 방향면(ZT)까지의 거리들(DP, DQ)을 각각 측정한다. 측정된 거리들(DP, DQ)을 이용하여 수전코일(R)의 수전 방향면(ZM)과 선택된 송전코일패널(14)의 송전코일(S4)의 송전 방향면(ZT)이 서로 평행하도록 즉, 거리들(DP, DQ)이 같아지도록 이동체 기동 제어부(23)가 동작하도록 제어한다. 평행 정렬 제어 단계를 통해서 무선충전 송전스테이션(10)과 이동체(20)의 거리가 지정된 값 D1(예를 들어, 15cm)이 되도록 이동체(20)가 제어된다. 지정된 값 D1은 제1 및 제2 수전부 적외선 송수신부(P, Q)와 송전부 적외선 송수신부(C4)를 이용하여 X축 방향에서 제1 및 제2 수전부 적외선 송수신부(P, Q)가 정렬되게 하는데 적합한 값으로 한다. 제1 및 제2 수전부 적외선 송수신부(P, Q)와 송전부 적외선 송수신부(C4)를 모두 이용하는 방법에 대해서는 후술한다.Specifically, referring to FIG. 3 , in the parallel alignment control step of step S20, the power receiver circuit and control module 22 operates the first and second infrared transceivers P and Q of the power receiver in the measurement mode. That is, infrared rays are radiated from the infrared transmission/reception units P and Q of the first and second power receivers, and distances DP and DQ to the transmission direction plane ZT of the transmission coil are respectively measured. Using the measured distances DP and DQ, the power receiving direction surface ZM of the power receiving coil R and the power transmission direction surface ZT of the power transmission coil S4 of the selected power transmission coil panel 14 are parallel to each other, that is, , the distances DP and DQ are controlled so that the movable body starting controller 23 operates. Through the parallel alignment control step, the moving body 20 is controlled so that the distance between the wireless charging transmission station 10 and the moving body 20 becomes a designated value D1 (eg, 15 cm). The designated value D1 is the first and second power receiver infrared transmitter/receivers (P, Q) and the transmitter infrared transmitter/receiver (C4) in the X-axis direction using the first and second receiver infrared transmitters/receivers (P, Q). Set it to a value suitable for sorting. A method of using both the first and second infrared transmission/reception units P and Q and the infrared transmission/reception unit C4 of the power transmission unit will be described later.

단계 S30에서 수전부 회로 및 제어 모듈(22)은 제1 및 제2 수전부 적외선 송수신부(P, Q)를 측정 모드로 동작시킨다. 즉, 제1 및 제2 수전부 적외선 송수신부(P, Q) 각각이 선택된 송전코일패널(14)의 송전부 적외선 송수신부(C4)로부터 방사되는 적외선을 수신하여 적외선 수신전력밀도들(VP, VQ) 각각을 측정한다. 제1 및 제2 수전부 적외선 송수신부(P, Q)는 수신 각도에 따른 적외선 수신전력밀도에 대해 동일한 특성을 갖는다. 송전부 적외선 송수신부(C4)에서 방사되는 적외선을 제1 및 제2 수전부 적외선 송수신부(P, Q)가 각각 수신한 적외선 수신전력밀도(VP, VQ)를 도 4에 그래프(b)로 예시하였다.In step S30, the power receiving unit circuit and control module 22 operates the first and second infrared transmitting and receiving units P and Q in the measurement mode. That is, the infrared reception power densities (VP, VQ) measure each. The first and second power receivers infrared transmission/reception units P and Q have the same characteristics regarding infrared reception power density according to reception angles. The infrared reception power densities (VP, VQ) received by the first and second infrared transmission/reception units (P, Q) of the infrared radiated from the infrared transmission/reception unit (C4) of the power transmission unit, respectively, are shown in a graph (b) in FIG. exemplified.

구체적으로, 도 4를 참조하여, 제1 및 제2 수전부 적외선 송수신부(P, Q)와 송전부 적외선 송수신부(C4)는 Y축 기준으로 동일한 높이를 갖는다. 이전 단계에서 송전코일(S4)과 수전코일(R)은 평행하게 정렬되어 있다. 이때 송전부 적외선 송수신부(C4)의 좌표를 기준점으로 설정한다. 제1 및 제2 수전부 적외선 송수신부(P, Q)의 이격 거리의 중심점이 기준점에 정렬되면 제1 및 제2 수전부 적외선 송수신부(P, Q)는 X축을 기준으로 각각 X = -F와 X = F 점에 위치하게 된다.Specifically, referring to FIG. 4 , the first and second infrared transmission/reception units P and Q of the power reception unit and the infrared transmission/reception unit C4 of the power transmission unit have the same height with respect to the Y-axis. In the previous step, the transmitting coil (S4) and the receiving coil (R) are aligned in parallel. At this time, the coordinates of the infrared transmission/reception unit C4 of the transmission unit are set as a reference point. When the center point of the separation distance of the first and second power receiver infrared transceivers P and Q is aligned with the reference point, the first and second power receiver infrared transceivers P and Q are respectively X = -F based on the X axis. and X = F points.

송전부 적외선 송수신부(C4)가 적외선을 방사하면 X축 방향으로 대칭적인 방사전력밀도 특성을 갖는다. 이동체(20)가 X축 방향에서 좌측 또는 우측으로 이동하면서 제1 및 제2 수전부 적외선 송수신부(P, Q)에서 각각 수신되는 적외선 수신전력밀도(VP, VQ)를 비교한다. 두 값들이 동일한 값(VP = VQ = VC)이 되면 X축 방향에서 중심 정렬이 이루어진 것으로 판정한다. 동일한 측정값 VC에 대한 기준값 VT는 VC의 0.5 ~ 0.8 배로 설정할 수 있다.When the infrared transmitting/receiving unit C4 of the transmission unit emits infrared rays, it has radiation power density characteristics symmetrical in the X-axis direction. While the movable body 20 moves left or right in the X-axis direction, infrared reception power densities VP and VQ received from the first and second infrared transmission/reception units P and Q, respectively, are compared. When the two values become the same (VP = VQ = VC), it is determined that center alignment has been made in the X-axis direction. The reference value VT for the same measured value VC can be set as 0.5 to 0.8 times of VC.

이러한 측정 기준을 갖고 각각 측정된 두 수신전력밀도(VP, VQ) 값들 이 동일한 측정값(VC)을 갖기까지 이동체 기동 제어부가 동작하도록 제어한다. 그러면 수전코일(R)의 권선중심영역이 선택된 송전코일패널(14)의 송전코일(S4)의 권선중심영역에 정렬된다. 즉, 이동체(20)의 수전코일(R)이 무선충전 송전스테이션(10)의 선택된 송전코일(S1 내지 S5 중 어느 하나)에 중심 정렬이 이루어진다.With this measurement criterion, the movable vehicle startup control unit is controlled to operate until the two received power densities (VP and VQ) values measured respectively have the same measured value (VC). Then, the winding center area of the power receiving coil R is aligned with the winding center area of the power transmission coil S4 of the selected power transmission coil panel 14 . That is, the power receiving coil R of the mobile body 20 is centered on the selected power transmission coil (one of S1 to S5) of the wireless charging transmission station 10.

단계 S40에서 수전부 회로 및 제어 모듈(22)은 제1 및 제2 수전부 적외선 송수신부(P, Q)를 측정 모드로 동작시킨다. 즉, 제1 및 제2 수전부 적외선 송수신부(P, Q)로부터 선택된 송전코일패널(14)의 송전 방향면(ZT)까지의 거리들을 각각 측정한다. 측정된 거리들(DP, DQ)이 같아지고 설정된 근접거리가 될 때까지(예를 들어, DP = DQ = 1cm) 상기 이동체 기동 제어부가 동작하도록 제어한다. 즉, 이동체(20)의 수전코일(R)이 선택된 송전코일(S4)에 설정된 근접거리까지 근접되도록 정렬된다. 이때, X축 방향의 평행 정렬 상태와 중심 정렬 상태를 유지하기 위해 이전 제어 단계 S20과 S30이 반복 수행될 수 있다.In step S40, the power receiver circuit and control module 22 operates the first and second infrared transceivers P and Q in the measurement mode. That is, distances from the first and second infrared transmission/reception units P and Q of the power receiving unit to the transmission direction surface ZT of the selected power transmission coil panel 14 are respectively measured. The movable body starting control unit is controlled to operate until the measured distances DP and DQ become equal and reach a set proximity distance (eg, DP = DQ = 1 cm). That is, the power receiving coil R of the mobile body 20 is arranged to be close to the selected power transmitting coil S4 to a set proximity distance. At this time, the previous control steps S20 and S30 may be repeatedly performed to maintain the parallel alignment state and the center alignment state in the X-axis direction.

단계 S20에서 S40에 이르는 코일 정렬 제어 단계가 진행되면 이동체(20)가 선택된 송전코일패널(14)에 정렬된다. 이후 무선충전을 위한 제어 단계가 진행된다.When the coil alignment control step from step S20 to step S40 proceeds, the movable body 20 is aligned with the selected power transmission coil panel 14 . Thereafter, a control step for wireless charging is performed.

단계 S50에서 무선충전 송전스테이션(10)과 이동체(20) 간의 통신 링크가 구성된다. 통신 링크를 구성하기 위해, 선택된 송전코일패널(14)의 송전부 적외선 송수신부(C4)와 제1 수전부 적외선 송수신부(P)는 통신 모드로 동작된다. In step S50, a communication link between the wireless charging transmission station 10 and the mobile body 20 is established. In order to establish a communication link, the infrared transmitting/receiving unit C4 of the selected power transmission coil panel 14 and the infrared transmitting/receiving unit P of the first power receiving unit are operated in a communication mode.

송전부 적외선 송수신부(C4)와 제1 수전부 적외선 송수신부(P) 간의 적외선 통신 링크가 구성되면, 단계 S60에서 수전부 회로 및 제어 모듈(22)은 통신 링크를 통해서 충전 배터리(24)의 충전제원(예를 들어, 충전 배터리 형식, 충전 전압, 충전 전류 등)을 무선충전 송전스테이션(10)으로 전송한다.When the infrared communication link between the infrared transmitting/receiving unit C4 of the power transmitting unit and the infrared transmitting/receiving unit P of the first power receiving unit is configured, the power receiving unit circuit and the control module 22 transmit the power of the rechargeable battery 24 through the communication link in step S60. The charging source (eg, rechargeable battery type, charging voltage, charging current, etc.) is transmitted to the wireless charging transmission station 10 .

단계 S70에서 송전부 회로 및 제어 모듈(17)은 충전제원에 대한 충전 레시피에 따라 송전코일(S4)을 통해서 충전 전력을 송전하도록 제어하고, 수전부 회로 및 제어 모듈(22)은 수전코일(R)을 통해서 수전된 전력으로 충전 배터리(24)를 충전하도록 제어한다.In step S70, the power transmitter circuit and control module 17 controls to transmit charging power through the power transmission coil S4 according to the charging recipe for the charging source, and the power receiver circuit and control module 22 controls the power receiver coil R ) and controls to charge the rechargeable battery 24 with the power received through.

이상의 상술한 실시예에서는 서로 다른 높이를 갖는 여러 종류의 이동체에 각각 대응하기 위하여 무선충전 송전스테이션에 설치되는 복수개의 송전코일들도 그 높이에 맞게 서로 다른 높이로 이격되어 설치된 예를 설명하였다. 그러나, 한 종류의 이동체만을 사용하는 환경에서는 무선충전 송전스테이션에도 하나의 송전코일만을 구비하는 것도 가능하다. 또한, 수직형 무선충전 구조를 예시하고 있으나 본 발명의 사상에 기초할 때 수평식 구조로 변형하여 실시가 가능하다는 것을 잘 알 수 있을 것이다.In the above-described embodiment, an example in which a plurality of transmission coils installed in a wireless charging transmission station are spaced apart from each other at different heights to correspond to various types of movable bodies having different heights has been described. However, in an environment where only one type of mobile body is used, it is also possible to include only one power transmission coil in a wireless charging transmission station. In addition, although a vertical wireless charging structure is exemplified, it will be well known that it is possible to modify and implement a horizontal structure based on the spirit of the present invention.

이상에서 설명된 본 발명의 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 장치 및 방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다.The embodiments of the coil aligning apparatus and method for wireless charging of mobile devices described above are merely illustrative, and those skilled in the art can make various modifications and equivalent other implementations therefrom. It will be appreciated that examples are possible.

그러므로, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Therefore, it will be well understood that the present invention is not limited to the forms mentioned in the detailed description above. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims. It is also to be understood that the present invention includes all modifications, equivalents and alternatives within the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.

10: 무선충전 송전스테이션
11, 12, 13, 14, 15: 송전코일패널
16: 송전코일 선택스위치
17: 송전부 회로 및 제어 모듈
20: 이동체
21: 수전코일패널
22: 수전부 회로 및 제어 모듈
23: 이동체 기동 제어부
24: 이동체 배터리
S1, S2, S3, S4, S5: 송전코일
C1, C2, C3, C4, C5: 송전부 적외선 송수신부
R: 수전코일
P: 제1 수전부 적외선 송수신부
Q: 제2 수전부 적외선 송수신부10: wireless charging transmission station
11, 12, 13, 14, 15: transmission coil panel
16: transmission coil selection switch
17: transmission circuit and control module
20: mobile body
21: faucet coil panel
22: power supply circuit and control module
23: mobile body start control unit
24: mobile battery
S1, S2, S3, S4, S5: transmission coil
C1, C2, C3, C4, C5: Transmission part Infrared transmission and reception part
R: faucet coil
P: first power receiver infrared transmission/reception unit
Q: Infrared transmission and reception unit of the second power receiving unit

Claims (10)

무선충전 송전스테이션으로부터 이동체를 무선충전하기 위한 코일 정렬 제어 장치로서,
무선충전 송전스테이션은
송전코일과 송전부 적외선 송수신부를 각각 포함하는 복수개의 송전코일패널들;
상기 복수개의 송전코일패널들 중 어느 하나를 선택하기 위한 송전코일 선택스위치; 및
상기 송전코일 선택스위치를 통해 선택된 송전코일패널을 이용한 송전을 제어하는 송전부 회로 및 제어 모듈을 포함하고,
이동체는
제1 수전부 적외선 송수신부, 제2 수전부 적외선 송수신부 및 수전코일을 포함하는 수전코일패널;
코일 정렬을 위한 상기 이동체의 기동을 제어하는 이동체 기동 제어부; 및
선택된 송전코일패널의 송전부 적외선 송수신부에서 방사되는 적외선을 상기 제1 수전부 적외선 송수신부 및 상기 제2 수전부 적외선 송수신부가 각각 수신하여 각각의 적외선 수신전력밀도를 측정하고, 상기 측정된 각각의 수신전력밀도 값이 서로 동일한 값을 갖도록 상기 이동체 기동 제어부를 통해 상기 이동체의 기동을 제어하여, 상기 수전코일의 권선중심영역을 상기 선택된 송전코일패널의 송전코일의 권선중심영역에 정렬시키는 수전부 회로 및 제어 모듈을 포함하되,
상기 제1 수전부 적외선 송수신부 및 상기 제2 수전부 적외선 송수신부는 서로 간격을 두고 설치된 것
을 특징으로 하는 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 제어 장치.A coil alignment control device for wirelessly charging a moving object from a wireless charging transmission station,
wireless charging transmission station
a plurality of power transmission coil panels each including a power transmission coil and an infrared transmission/reception unit;
a power transmission coil selection switch for selecting one of the plurality of power transmission coil panels; and
A power transmission unit circuit and a control module for controlling power transmission using the power transmission coil panel selected through the power transmission coil selection switch;
the mobile body
a power receiving coil panel including a first power receiving unit infrared transmission/reception unit, a second power receiving unit infrared transmission/reception unit, and a power receiving coil;
a movable body start control unit controlling the start of the movable body for coil alignment; and
The infrared rays emitted from the infrared transmitting/receiving unit of the power transmitting coil panel of the selected power transmission coil panel are received by the first infrared transmitting/receiving unit and the second infrared transmitting/receiving unit of the power receiving unit, respectively, to measure respective infrared reception power densities, and A power receiving unit circuit that controls starting of the movable body through the moving body starting control unit so that received power density values have the same value, and aligns the winding center region of the power receiving coil with the winding center region of the transmitting coil of the selected power transmitting coil panel. and a control module,
The first power receiving unit infrared transmission/reception unit and the second power receiving unit infrared transmission/reception unit are installed at a distance from each other
Coil alignment control device for mobile wireless charging, characterized in that. 제 1항에 있어서,
상기 복수개의 송전코일패널들 각각은 서로 다른 높이를 갖고, 상기 이동체의 수전코일의 높이에 대응하는 어느 하나가 선택되어 송전이 수행되는 것을 특징으로 하는 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 제어 장치.According to claim 1,
The coil arrangement control device for wireless charging of a mobile body, characterized in that each of the plurality of power transmission coil panels has a different height, and one corresponding to the height of the power receiving coil of the mobile body is selected to perform power transmission. 제 1항에 있어서,
상기 수전부 회로 및 제어 모듈은
상기 제1 수전부 적외선 송수신부 및 상기 제2 수전부 적외선 송수신부로부터 상기 선택된 송전코일패널의 송전 방향면까지의 거리를 각각 측정하고, 측정된 각각의 거리 값이 서로 동일한 값을 갖도록 상기 이동체 기동 제어부를 통해 상기 이동체의 기동을 제어하여, 상기 수전코일의 수전 방향면이 상기 송전 방향면에 평행하도록 더 정렬시키는 것을 특징으로 하는 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 제어 장치.According to claim 1,
The power receiving circuit and control module
The distances from the infrared transmission/reception unit of the first power receiving unit and the infrared transmission/reception unit of the second power receiving unit to the transmission direction surface of the selected power transmission coil panel are respectively measured, and the movable body is operated so that the measured distance values have the same value. Coil alignment control device for wireless charging of a mobile body, characterized in that by controlling the start-up of the mobile body through a control unit, the receiving coil is further aligned so that the power receiving coil is parallel to the power transmitting direction surface. 제 1항에 있어서,
상기 수전부 회로 및 제어 모듈은
상기 제1 수전부 적외선 송수신부 및 상기 제2 수전부 적외선 송수신부로부터 상기 선택된 송전코일패널의 송전 방향면까지의 거리를 각각 측정하고, 측정된 각각의 거리 값이 서로 동일한 값을 갖고 모두 설정된 기준값이 되도록 상기 이동체 기동 제어부를 통해 상기 이동체의 기동을 제어하여, 상기 수전코일이 상기 선택된 송전부코일패널의 송전코일에 근접하도록 더 정렬시키는 것을 특징으로 하는 이동체 무선 충전을 위한 코일 정렬 제어 장치.According to claim 1,
The power receiving circuit and control module
The distances from the infrared transmission/reception unit of the first power receiving unit and the infrared transmission/reception unit of the second power receiving unit to the transmission direction surface of the selected power transmission coil panel are respectively measured, and each measured distance value has the same value as the set reference value. Coil arrangement control device for wireless charging of a mobile body, characterized in that by controlling the starting of the mobile body through the mobile body starting control unit to further align the receiving coil to be closer to the transmitting coil of the selected power transmitting unit coil panel. 무선충전 송전스테이션으로부터 이동체를 무선충전하기 위한 코일 정렬 제어 방법으로서,
무선충전 송전스테이션의 서로 다른 높이를 갖는 복수의 송전코일패널들 중에서 이동체의 수전코일의 높이에 대응하는 송전코일패널을 선택하는 선택과정;
상기 수전코일의 수전 방향면이 상기 선택된 송전코일패널의 송전코일의 송전 방향면에 평행하도록 정렬시키는 평행정렬과정;
상기 수전코일의 권선중심영역을 상기 송전코일의 권선중심영역에 정렬시키는 중심정렬과정; 및
상기 수전코일이 상기 송전코일에 근접하도록 정렬시키는 근접정렬과정을 포함하되,
상기 중심정렬과정은,
상기 선택된 송전코일패널의 송전부 적외선 송수신부에서 방사되는 적외선을 상기 이동체의 제1 수전부 적외선 송수신부 및 상기 이동체의 제2 수전부 적외선 송수신부가 각각 수신하여 각각의 적외선 수신전력밀도를 측정하는 과정; 및
상기 측정된 각각의 수신전력밀도 값이 서로 동일한 값을 갖도록 상기 이동체의 이동체 기동 제어부를 통해 상기 이동체의 기동을 제어하는 과정을 포함하는 것
을 특징으로 하는 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 제어 방법.A coil alignment control method for wirelessly charging a moving object from a wireless charging transmission station,
a selection process of selecting a power transmission coil panel corresponding to the height of a power receiving coil of a mobile body from among a plurality of power transmission coil panels having different heights of a wireless charging power transmission station;
a parallel alignment process of aligning the power reception direction plane of the power reception coil to be parallel to the transmission direction plane of the power transmission coil of the selected power transmission coil panel;
a center alignment process of aligning the winding center region of the power receiving coil with the winding center region of the power transmission coil; and
A proximity alignment process of aligning the power receiving coil to be close to the power transmitting coil,
The center alignment process,
A process of measuring respective infrared reception power densities by receiving infrared rays emitted from the infrared transmission/reception unit of the transmission unit of the selected power transmission coil panel by the first infrared transmission/reception unit of the mobile body and the infrared transmission/reception unit of the second power reception unit of the mobile body. ; and
And controlling the starting of the movable body through a moving body starting control unit of the moving body so that each of the measured received power density values has the same value.
Coil alignment control method for mobile wireless charging, characterized in that. 제 5항에 있어서,
상기 평행정렬과정은,
상기 제1 수전부 적외선 송수신부 및 상기 제2 수전부 적외선 송수신부로부터 상기 선택된 송전코일패널의 송전 방향면까지의 거리를 각각 측정하는 과정; 및
측정된 각각의 거리 값이 서로 동일한 값을 갖도록 상기 이동체 기동 제어부를 통해 상기 이동체의 기동을 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 제어 방법.According to claim 5,
The parallel alignment process,
measuring distances from the infrared transmission/reception unit of the first power reception unit and the infrared transmission/reception unit of the second power reception unit to the transmission direction surface of the selected power transmission coil panel; and
A coil alignment control method for wireless charging of a mobile body, comprising the step of controlling the starting of the mobile body through the mobile body starting control unit so that each measured distance value has the same value. 제 5항에 있어서,
상기 근접정렬과정은,
상기 제1 수전부 적외선 송수신부 및 상기 제2 수전부 적외선 송수신부로부터 상기 선택된 송전코일패널의 송전 방향면까지의 거리를 각각 측정하는 과정; 및
측정된 각각의 거리 값이 서로 동일한 값을 갖고 모두 설정된 기준값이 되도록 상기 이동체 기동 제어부를 통해 상기 이동체의 기동을 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 제어 방법.According to claim 5,
The proximity sorting process,
measuring distances from the infrared transmission/reception unit of the first power reception unit and the infrared transmission/reception unit of the second power reception unit to the transmission direction surface of the selected power transmission coil panel; and
A method for controlling coil alignment for wireless charging of a mobile device, comprising the step of controlling the starting of the mobile body through the mobile body starting control unit so that each measured distance value has the same value and becomes a set reference value. 무선충전 송전스테이션으로부터 이동체를 무선충전하기 위한 코일 정렬 제어 장치로서,
무선충전 송전스테이션은
송전코일과 송전부 적외선 송수신부를 포함하는 송전코일패널;
상기 송전코일패널을 이용한 송전을 제어하는 송전부 회로 및 제어 모듈을 포함하고,
이동체는
제1 수전부 적외선 송수신부, 제2 수전부 적외선 송수신부 및 수전코일을 포함하는 수전코일패널;
코일 정렬을 위한 상기 이동체의 기동을 제어하는 이동체 기동 제어부; 및
상기 송전코일패널의 송전부 적외선 송수신부에서 방사되는 적외선을 상기 제1 수전부 적외선 송수신부 및 상기 제2 수전부 적외선 송수신부가 각각 수신하여 각각의 적외선 수신전력밀도를 측정하고, 상기 측정된 각각의 수신전력밀도 값이 서로 동일한 값을 갖도록 상기 이동체 기동 제어부를 통해 상기 이동체의 기동을 제어하여, 상기 수전코일의 권선중심영역을 상기 송전코일패널의 송전코일의 권선중심영역에 정렬시키는 수전부 회로 및 제어 모듈을 포함하되,
상기 제1 수전부 적외선 송수신부 및 상기 제2 수전부 적외선 송수신부는 서로 간격을 두고 설치된 것
을 특징으로 하는 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 제어 장치.A coil alignment control device for wirelessly charging a moving object from a wireless charging transmission station,
wireless charging transmission station
A transmission coil panel including a transmission coil and an infrared transmission/reception section of the transmission unit;
A power transmission unit circuit and a control module for controlling power transmission using the power transmission coil panel;
the mobile body
a power receiving coil panel including a first power receiving unit infrared transmission/reception unit, a second power receiving unit infrared transmission/reception unit, and a power receiving coil;
a movable body start control unit controlling the start of the movable body for coil alignment; and
The infrared rays emitted from the infrared transmitting/receiving unit of the transmitting coil panel are received by the first infrared transmitting/receiving unit and the second infrared transmitting/receiving unit of the power receiving unit, respectively, to measure respective infrared reception power densities, and A power receiver circuit that controls the starting of the movable body through the movable body start control unit so that received power density values have the same value, and aligns the winding center area of the power receiving coil with the winding center area of the power transmission coil of the power transmission coil panel; and Including a control module,
The first power receiving unit infrared transmitting and receiving unit and the second power receiving unit infrared transmitting and receiving unit are installed at a distance from each other
Coil alignment control device for mobile wireless charging, characterized in that. 제 8항에 있어서,
상기 수전부 회로 및 제어 모듈은
상기 제1 수전부 적외선 송수신부 및 상기 제2 수전부 적외선 송수신부로부터 상기 송전코일패널의 송전 방향면까지의 거리를 각각 측정하고, 측정된 각각의 거리 값이 서로 동일한 값을 갖도록 상기 이동체 기동 제어부를 통해 상기 이동체의 기동을 제어하여, 상기 수전코일의 수전 방향면이 상기 송전 방향면에 평행하도록 더 정렬시키는 것을 특징으로 하는 이동체 무선충전을 위한 코일 정렬 제어 장치.According to claim 8,
The power receiving circuit and control module
Distances from the infrared transmission/reception unit of the first power receiving unit and the infrared transmission/reception unit of the second power receiving unit to the transmission direction surface of the power transmission coil panel are respectively measured, and the movable body start control unit measures the measured distance values to have the same value. Coil alignment control device for wireless charging of a mobile body, characterized in that by controlling the starting of the mobile body through the further aligning the power reception direction surface of the power receiving coil to be parallel to the power transmission direction surface. 제 8항에 있어서,
상기 수전부 회로 및 제어 모듈은
상기 제1 수전부 적외선 송수신부 및 상기 제2 수전부 적외선 송수신부로부터 상기 송전코일패널의 송전 방향면까지의 거리를 각각 측정하고, 측정된 각각의 거리 값이 서로 동일한 값을 갖고 모두 설정된 기준값이 되도록 상기 이동체 기동 제어부를 통해 상기 이동체의 기동을 제어하여, 상기 수전코일이 상기 송전코일패널의 송전코일에 근접하도록 더 정렬시키는 것을 특징으로 하는 이동체 무선 충전을 위한 코일 정렬 제어 장치.According to claim 8,
The power receiving circuit and control module
The distances from the infrared transmitter/receiver of the first power receiver and the infrared transmitter/receiver of the second power receiver to the transmission direction surface of the power transmission coil panel are measured, and each measured distance value has the same value, and all set reference values are Coil arrangement control device for wireless charging of a mobile body, characterized in that the starting of the mobile body is controlled through the mobile body starting control unit to further align the receiving coil to be closer to the transmitting coil of the transmitting coil panel.
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