KR20230081896A

KR20230081896A - 도심 항공 모빌리티를 위한 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템

Info

Publication number: KR20230081896A
Application number: KR1020210168909A
Authority: KR
Inventors: 도영수
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2023-06-08
Also published as: CN116198363A; EP4186741A1; US20230166618A1

Abstract

본 발명은 도심 항공 모빌리티의 무선 충전을 위한 정위치 정렬 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템에 관한 것으로서, 일 측면에 따른 도심 항공 모빌리티에서의 무선 충전 방법은 구비된 적어도 하나의 센서의 상태를 진단하는 단계와 상기 진단 결과에 기반하여 무선 통신을 통해 공급 디바이스의 센서 구동을 요청하는 단계와 상기 공급 디바이스의 센서 신호를 감지하여 공급 디바이스의 위치를 측정하는 단계와 상기 측정된 공급 디바이스의 위치를 기반으로 상기 공급 디바이스로 이동 후 정차하는 단계와 무선 충전을 위해 무선 전력 송수신 패드 정렬을 수행하는 단계와 상기 정렬이 완료된 것에 기반하여 무선 충전을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명은 도심 항공 모빌리티와 공급 디바이스의 무선 전력 송수신 패드를 빠르고 정확하게 정위치 정렬함으로써, 무선 충전 효율을 극대화시키고 전력 낭비를 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

도심 항공 모빌리티를 위한 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템{Wireless charging method for urban air mobility and device and system therefor}

본 발명은 도심 항공 모빌리티를 위한 무선 충전 기술에 관한 것으로서, 상세하게, 도심 항공 모빌리티의 무선 충전을 위한 무선 전력 송수신기 정위치에 정렬하는 기술에 관한 것이다.

도심항공모빌리티(Urban Air Mobility, UAM)의 개념은 미항공우주국(NASA)에서 "유인 항공기 및 무인 항공기 시스템을 위한 대도시 지역의 안전하고 효율적인 항공 교통 운영"으로 최초 정의되었다. 최근 정부, 기업 및 연구 기관이 UAM에 대한 관심이 높아지면서 이 새로운 개념이 빠르게 확산되고 있다.

Global Information, Inc.의 시장 보고서에 따르면, 도심항공모빌리티(Urban Air Mobility, UAM) 시장 규모는 13.5%의 연평균 복합 성장률(CAGR)로 확대되어 2020년 26억 달러에서 2030년에는 91억 달러 규모로 성장할 것으로 예측됩니다. 효율 향상, 사람에 대한 안전성, 투자 수요 증가 등의 요인이 시장 성장을 촉진할 전망이다.

UAM은 고속도로, 철도, 항공 및 수로를 포함한 기존 운송 모드에 혁명을 일으킬 것으로 예상된다. 2018년 모건스탠리(Morgan Stanley) blue paper는 2040년까지 전 세계 UAM 주소 지정 가능 시장이 1조 5천억 달러에 이를 것으로 추정합니다.

UAM 개념은 기존 지상 교통 인프라가 불충분한 농촌 지역의 응용 프로그램으로 더 확장될 수 있다. 특히, 운송 분야 외에도 UAM 차량은 관광, 산업, 응급 의료 서비스, 화재 통제 등의 특정 시나리오에서 적용될 수 있을 것으로 예상되고 있다.

향후, 스마트 UAM 차량은 기내에 조종사가 필요하지 않도록 자율 주행 기능 및 원격 제어 기능이 탑재될 수 있다. 이는 차량 내 조종사 및 관련 비용의 필요성을 제거할 뿐만 아니라 인적 오류로 인한 안전 사고 위험을 미연에 방지하고, 지상에서 차량을 보다 쉽고 안전하게 관제 및 제어할 수 있다.

UAM 차량은 도시 지역 내 특정 지점 간 경로로 승객이나 화물을 운송하는 비행 차량입니다. 건물, 공장, 도로 교통 및 도시의 군중의 제약으로 인해 기존 활주로를 이용하는 항공기와는 달리 이상적인 차량 모델은 수직으로 이착륙할 수 있는 기능과 함께 자율적이고 작고 효율적이며 민첩하고 기동성이 있어야 한다.

또한, 전기 구동 UAM 차량은 대기 환경 이슈 등을 고려하여 기존 화석 연료가 아닌 태양광, 전기 에너지, 수소 연료 등 친환경 에너지를 이용함으로써, 친환경적이며, 배기 가스가 전혀 없는 장점을 가지고 있다.

UAM 차량은 개인과 화물이 직선 항공 노선으로 도시 간 이동할 수 있다는 점에서 기존의 지상 운송에 비해 보다 빠르고 효율적인 장점을 가진다.

중앙 집중식 UAM 플랫폼은 편리한 네트워크를 제공하므로, 개인이 자신의 UAM 차량을 소유할 필요가 없다. 이를 통해 자산 활용도를 높일 뿐만 아니라 자원 낭비를 줄일 수 있습니다.

또한, 중앙 집중식 UAM 플랫폼은 오늘날 도시 생활의 많은 부분을 지배하는 주차 문제를 제거할 수 있으며, 기존 자동차와 비교하여 진정한 공유 경제 실현할 수 있는 장점이 있다.

UAM은 단거리(3km - 100km) 항공 서비스를 제공할 수 있으며, 도시 거주자를 위해 설계되어 현재 항공사가 제공할 수 없는 "마지막 50km" 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.

전기 구동 UAM 차량을 효율적으로 운영하기 위해서는 안전하고 효율적인 충전 방식이 요구된다.

특히, 무인 구동 UAM 차량의 경우, 무선 충전 방식이 적용될 수 있으며, 이때, UAM 차량에 장착된 무선 전력 수신기와 충전 인프라에 구비된 무선 전력 송신기 사이의 정확한 정렬은 무선 충전 효율을 높이기 위해 매우 중요하다.

본 발명의 목적은 도심 항공 모빌리티를 위한 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 도심 항공 모빌리티의 효율적인 무선 충전을 위해 무선 전력 송수신기를 정렬하는 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전기 구동 도심 항공 모빌리티의 효율적인 무선 충전을 위해 각종 센서를 이용하여 무선 전력 송수신 패드를 정렬하는 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전기 구동 도심 항공 모빌리티에 구비된 센서들의 상태에 따라 적응적으로 센서를 선택 및 구동하여 무선 전력 송수신 패드를 정렬하는 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 도심 항공 모빌리티와 사용자 기기(들)을 연동하여 무선 전력 송수신기를 정렬하는 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일 측면에 따른 도심 항공 모빌리티에서의 무선 충전 방법은 구비된 적어도 하나의 센서의 상태를 진단하는 단계와 상기 진단 결과에 기반하여 무선 통신을 통해 공급 디바이스의 센서 구동을 요청하는 단계와 상기 공급 디바이스의 센서 신호를 감지하여 공급 디바이스의 위치를 측정하는 단계와 상기 측정된 공급 디바이스의 위치를 기반으로 상기 공급 디바이스로 이동 후 정차하는 단계와 무선 충전을 위해 무선 전력 송수신 패드 정렬을 수행하는 단계와 상기 정렬이 완료된 것에 기반하여 무선 충전을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

실시 예로, 상기 진단 결과, 상기 도심 항공 모빌리티에 구비된 모든 센서가 정상이 아닌 것에 기반하여, 상기 공급 디바이스의 센서 구동이 요청될 수 있다.

실시 예로, 상기 진단 결과, 상기 도심 항공 모빌리티에 구비된 상기 적어도 하나의 센서가 정상인 것에 기반하여, 상기 정상인 적어도 하나의 센서를 이용하여 상기 공급 디바이스로 이동 후 상기 정렬을 수행될 수 있다.

실시 예로, 상기 공급 디바이스에 의해 구동되는 센서는 초음파 센서일 수 있다.

실시 예로, 상기 도심 항공 모빌리티에 구비된 적어도 하나의 센서는 카메라, GPS 수신기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

실시 예로, 상기 방법은 상기 진단 결과, 상기 카메라가 정상인 경우, 전방 카메라 영상을 분석하여 상기 공급 디바이스의 전방 차선을 감지하는 단계와 상기 감지된 전방 차선에 기반하여 상기 공급 디바이스까지의 거리를 산출하는 단계와 상기 산출된 거리에 기반하여 상기 공급 디바이스로 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

실시 예로, 상기 방법은 상기 공급 디바이스까지의 거리가 제1 거리 이내로 진입한 경우, 상기 전방 카메라 영상을 분석하여 상기 공급 디바이스의 좌/우 차선을 감지하는 단계와 상기 감지된 좌/우 차선까지의 거리에 기반하여 횡방향 정렬이 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

실시 예로, 상기 방법은 상기 공급 디바이스까지의 거리가 제2 거리 이내로 진입한 경우, 후방 카메라 영상을 분석하여 후방 차선을 감지하는 단계와 상기 감지된 후방 차선에 기반하여 상기 종방향 정렬을 수행되는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 짧을 수 있다.

실시 예로, 상기 무선 충전을 위해 무선 전력 송수신 패드 정렬을 수행하는 단계는 상기 정차 후 상기 공급 디바이스와의 전력 협상을 통해 제1 무선 전력을 수신하는 제1 충전 단계와 상기 제1 충전 중 무선 충전 효율을 산출하는 단계와 상기 산출된 무선 충전 효율에 기반하여 상기 공급 디바이스에 장착된 무선 전력 송신 패드와 상기 도심 항공 모빌리티에 장착된 무선 전력 수신 패드 사이의 미세 정렬을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

실시 예로, 상기 방법은 상기 무선 충전 효율이 소정 기준치를 초과한 것에 기반하여 상기 미세 정렬을 완료하는 단계와 상기 미세 정렬이 완료된 것에 기반하여 상기 공급 디바이스로부터 제2 무선 전력을 수신하는 제2 충전 단계를 포함하고, 상기 제1 무선 전력은 상기 제2 무선 전력보다 작고, 상기 수신된 제2 무선 전력을 이용하여 상기 도심 항공 모빌리티에 구비된 배터리가 충전될 수 있다.

실시 예로, 상기 방법은 상기 제1 충전 중 빔 패턴을 분석하는 단계를 더 포함하고, 상기 분석된 빔 패턴에 더 기반하여 상기 미세 정렬이 수행될 수 있다.

다른 측면에 따른 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서가 무선 통신을 통해 공급 디바이스와 연동되는 도심 항공 모빌리티에서 무선 충전 동작들을 수행하게 하는 명령을 포함하는 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램을 저장하는 비휘발성 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 있어서, 상기 동작들은 구비된 적어도 하나의 센서의 상태를 진단하는 단계와 상기 진단 결과에 기반하여 무선 통신을 통해 공급 디바이스의 센서 구동을 요청하는 단계와 상기 공급 디바이스의 센서 신호를 감지하여 공급 디바이스의 위치를 측정하는 단계와 상기 측정된 공급 디바이스의 위치에 기반하여 상기 공급 디바이스로 이동 후 정차하는 단계와 무선 충전을 위해 무선 전력 송수신 패드 정렬을 수행하는 단계와 상기 정렬이 완료된 것에 기반하여 무선 충전을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

또 다른 측면에 따른 무선 충전 기능이 탑재된 도심 항공 모빌리티는 센서와 외부 장치와의 통신을 수행하는 통신 단말과 상기 도심 항공 모빌리티의 운항 및 이동을 제어하는 전자 제어 유닛과 충전 가능한 배터리와 무선 전력 수신 패드를 통해 수신된 전력을 변환하여 상기 배터리를 충전하는 충전 디바이스와 상기 센서, 상기 통신 단말 및 상기 충전 디바이스를 제어하는 차량 제어 유닛을 포함하되, 상기 차량 제어 유닛이 상기 센서의 상태를 진단하고, 상기 진단 결과에 기반하여 상기 통신 단말을 통해 공급 디바이스의 센서 구동을 요청하고, 상기 공급 디바이스의 센서 신호를 감지하여 상기 공급 디바이스의 위치를 측정하고, 상기 측정된 공급 디바이스의 위치를 기반으로 상기 전자 제어 유닛을 제어하여 상기 공급 디바이스로 이동 후 정차하고, 무선 충전을 위해 무선 전력 송수신 패드 정렬을 수행하고, 상기 정렬이 완료된 것에 기반하여 상기 충전 디바이스를 제어하여 무선 충전을 수행할 수 있다.

실시 예로, 상기 진단 결과, 상기 도심 항공 모빌리티에 구비된 모든 센서가 정상이 아닌 것에 기반하여, 상기 차량 제어 유닛이 상기 공급 디바이스의 센서 구동을 요청할 수 있다.

실시 예로, 상기 진단 결과, 상기 도심 항공 모빌리티에 구비된 적어도 하나의 상기 센서가 정상인 것에 기반하여, 상기 차량 제어 유닛이 상기 정상인 적어도 하나의 센서를 이용하여 상기 공급 디바이스로 이동시킨 후 상기 정렬을 수행할 수 있다.

실시 예로, 상기 도심 항공 모빌리티에 구비되는 센서는 카메라, GPS 수신기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

실시 예로, 상기 진단 결과, 상기 카메라가 정상인 것에 기반하여, 상기 차량 제어 유닛이 전방 카메라 영상을 분석하여 상기 공급 디바이스의 전방 차선을 감지하고, 상기 감지된 전방 차선에 기반하여 상기 공급 디바이스까지의 거리를 산출하고, 상기 산출된 거리에 기반하여 상기 전자 제어 유닛을 제어하여 상기 도심 항공 모빌리티를 상기 공급 디바이스로 이동시킬 수 있다.

실시 예로, 상기 공급 디바이스까지의 거리가 제1 거리 이내로 진입한 것에 기반하여, 상기 차량 제어 유닛은 상기 전방 카메라 영상을 분석하여 상기 공급 디바이스의 좌/우 차선을 감지하고, 상기 감지된 좌/우 차선까지의 거리에 기반하여 횡방향 정렬이 수행할 수 있다.

실시 예로, 상기 공급 디바이스까지의 거리가 제2 거리 이내로 진입한 것에 기반하여, 상기 차량 제어 유닛이 후방 카메라 영상을 분석하여 후방 차선을 감지하고, 상기 감지된 후방 차선에 기반하여 상기 종방향 정렬을 수행하되, 상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 짧게 설정될 수 있다.

실시 예로, 상기 차량 제어 유닛이 상기 정차 후 상기 공급 디바이스와의 전력 협상을 통해 제1 무선 전력을 수신하는 제1 충전 절차를 수행하고, 상기 제1 충전 절차 수행 중 무선 충전 효율을 산출하고, 상기 산출된 무선 충전 효율에 기반하여 상기 공급 디바이스에 장착된 무선 전력 송신 패드와 상기 도심 항공 모빌리티에 장착된 무선 전력 수신 패드 사이의 미세 정렬을 수행할 수 있다.

실시 예로, 상기 차량 제어 유닛이 상기 무선 충전 효율이 소정 기준치를 초과한 것에 기반하여 상기 미세 정렬을 완료하고, 상기 미세 정렬이 완료된 것에 기반하여 상기 공급 디바이스로부터 제2 무선 전력을 수신하는 제2 충전 절차를 수행하되, 상기 제1 무선 전력은 상기 제2 무선 전력보다 작고, 상기 수신된 제2 무선 전력을 이용하여 상기 도심 항공 모빌리티에 구비된 배터리가 충전될 수 있다.

실시 예로, 상기 차량 제어 유닛이 상기 제1 충전 절차 수행 중 빔 패턴을 더 분석하되, 상기 분석된 빔 패턴에 더 기반하여 상기 미세 정렬이 수행될 수 있다.

또 다른 측면에 따른 무선 충전 시스템은 무선 전력을 공급하는 공급 디바이스와 상기 공급 디바이스로부터 상기 무선 전력을 수신하여 구비된 배터리를 충전하는 도심 항공 모빌리티를 포함하고, 상기 도심 항공 모빌리티가 구비된 센서의 상태를 진단하고, 상기 진단 결과에 기반하여 구비된 통신 단말을 통해 공급 디바이스의 센서 구동을 요청하고, 상기 공급 디바이스의 센서 신호를 감지하여 상기 공급 디바이스의 위치를 측정하고, 상기 측정된 공급 디바이스의 위치를 기반으로 구비된 전자 제어 유닛을 제어하여 상기 공급 디바이스로 이동 후 정차하고, 무선 충전을 위해 무선 전력 송수신 패드 정렬을 수행하고, 상기 정렬이 완료된 것에 기반하여 구비된 충전 디바이스를 제어하여 무선 충전을 수행할 수 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 도심 항공 모빌리티를 위한 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 도심 항공 모빌리티의 효율적인 무선 충전을 위해 무선 전력 송수신기를 정렬하는 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 충전 인프라 및 전기 구동 도심 항공 모빌리티에 구비된 각종 센서를 이용하여 무선 전력 송수신 패드를 정렬하는 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 전기 구동 도심 항공 모빌리티에 구비된 센서들의 상태에 따라 적응적으로 센서를 선택 및 구동하여 무선 전력 송수신 패드를 정렬하는 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 도심 항공 모빌리티와 사용자 기기(들)을 연동하여 무선 전력 송수신기를 정렬하는 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.

이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
도 1은 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 전체적인 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 실시 예에 따른 도심 항공 모빌리티를 위한 무선 충전 시스템의 상세 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 실시 예에 따른 릴레이 무선 충전 체인 구성도이다.
도 4는 실시 예에 따른 비행 중 도심 항공 모빌리티 간 무선 충전 체인을 구성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 9는 다양한 실시 예에 따른 도심 항공 모빌리티의 무선 충전을 위한 정위치 정렬 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 실시 예에 따른 도심 항공 모빌리티의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 11은 실시 예에 따른 도심 항공 모빌리티의 무선 충전을 위한 정위치 정렬 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 수직 이착륙이 가능한 도심 항공 모빌리티의 무선 충전을 위한 정위치 정렬 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 개시의 다양한 예에서, “/” 및 “,”는 “및/또는”을 나타내는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, “A/B”는 “A 및/또는 B”를 의미할 수 있다. 나아가, “A, B”는 “A 및/또는 B”를 의미할 수 있다. 나아가, “A/B/C”는 “A, B 및/또는 C 중 적어도 어느 하나”를 의미할 수 있다. 나아가, “A, B, C”는 “A, B 및/또는 C 중 적어도 어느 하나”를 의미할 수 있다.

본 개시의 다양한 예에서, “또는”은 “및/또는”을 나타내는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, “A 또는 B”는 “오직 A”, “오직 B”, 및/또는 “A 및 B 모두”를 포함할 수 있다. 다시 말해, “또는”은 “부가적으로 또는 대안적으로”를 나타내는 것으로 해석되어야 한다.

이하, 도 1 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 실시 예들을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 전체적인 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 무선 전력 전송 시스템(100)은 크게 공급 디바이스(supply device, 10)와 충전 디바이스(electrically powerd device, 20)를 포함하여 구성될 수 있다.

공급 디바이스(10)는 전력공급망(Power Supply Network, 30)으로부터 공급되는 AC(또는 DC) 전기 에너지를 충전 디바이스(20)에 의해 요구되는 AC 전기 에너지로 변환한 후, 변환된 AC 전기 에너지를 소정 무선 에너지 전송 방식을 통해 충전 디바이스(20)로 전송할 수 있다. 여기서, 무선 에너지 전송 방식은 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식(또는 자기 공명 방식), 마이크로파 방식, RF 무선 전력 전송 방식 등을 포함할 수 있다. 전자기 유도 방식은 공급 디바이스(10)에 구비된 1차 코일과 충전 디바이스(20)에 구비된 2차 코일 간의 교류 전력에 대한 자기 유도 현상을 이용하여 생성되는 유도 기전력을 이용하여 에너지를 전달하는 방식이다. 반면, 전자기 공진 방식은 공급 디바이스(10)가 구비된 1차 코일을 통해 특정 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성하면, 충전 디바이스(20)가 동일한 공진 주파수를 가지는 2차 코일에 자기장을 유도하는 과정을 통해 에너지를 전달하는 방식이다. RF 무선 전력 전송 방식은 송신기의 위상 배열 안테나 시스템을 이용하여 RF 무선 전력 신호를 빔포밍하여 수신기에 전송하는 방식으로서 기존 전자기 유도 방식이나 전자기 공지 방식에 비해 수 m 거리 반경까지 원거리 무선 충전이 가능한 장점이 있다.

공급 디바이스(10)와 충전 디바이스(20)와 근거리 무선 통신을 통해 상호 연결되어 무선 전력 전송을 위한 다양한 정보를 교환할 수 있다.

충전 디바이스(20)는 공급 디바이스(10)로부터 수신된 무선 전력을 정류한 후 디바이스 내 장착된-즉, 온 보드(on-board)- RESS(rechargeable energy storage systems) 또는 고전압(High Voltage, HV) 배터리에 정류된 전력을 공급할 수 있다.

실시 예에 따른 공급 디바이스(10)는 건물, 도로, 주차장, 충전 허브, 도심 항공 모빌리티가 이착륙하기 위한 기반 시설로서 육상, 공중, 수상 또는 건물 옥상 등에 위치하는 버티포트(Vertiport) 등에 설치될 수 있다. 무선 전력 전송을 위한 무선 전력 송신 패드가 충전 디바이스(20)에 장착되는 경우, 충전 디바이스(20)는 공급 디바이스로서의 기능을 수행할 수 있으며, 이를 통해 충전 디바이스(20) 간의 무선 충전이 수행될 수도 있다.

일 예로, 충전 디바이스(20)에 복수의 무선 전력 수신 패드가 장착된 경우, 충전 디바이스(20)는 무선 전력 송신 패드가 구비된 복수의 다른 충전 디바이스(20)로부터 동시에 무선 전력을 수신하여 구비된 배터리를 충전할 수도 있다.

다른 일 예로, 충전 디바이스(20)에 복수의 무선 전력 송신 패드가 장착된 경우, 충전 디바이스(20)는 무선 전력 수신 패드가 구비된 복수의 다른 충전 디바이스(20)로 무선 전력을 전송하여 복수의 다른 충전 디바이스(20)를 동시에 충전할 수도 있다. 즉, 충전 디바이스(20)는 현재 배터리 잔여량 등의 상태에 따라 공급 디바이스(10)로의 이동이 불가한 경우, 인접 다른 충전 디바이스(20)와 연동하여 충전 디바이스(20) 간 충전을 수행할 수도 있다. 일 예로, 충전 디바이스(20)의 현재 배터리 충전량에 기반하여 무선 전력을 공급하는 충전 디바이스와 무선 전력을 수신하는 충전 디바이스가 동적으로 결정될 수 있다.

실시 예에 따른 충전 디바이스(20)는 다양한 이동 수단에 장착될 수 있다. 일 예로, 충전 디바이스(20)는 전기 차량, 무인 드론, 도심 항공 모빌리티, 지상과 상공 또는 지상과 해상을 포괄하여 운행하는 멀티모달 모빌리티(또는 하이브리드 항공 모빌리티) 등에 적용될 수 있다.

이하의 실시 예에서는 충전 디바이스(20)가 도심 항공 모빌리티에 장착되는 것을 예를 들어 설명하기로 한다.

실시 예에 따른 충전 디바이스(20)는 도심 항공 모빌리티의 하부 일측에 장착될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 당업자의 설계에 따라 도심 항공 모빌리티의 상부 일측, 전방 일측, 후방 일측, 좌/우 측방 일측 등에 장착될 수도 있다.

실시 예에 따른 공급 디바이스(10)는 유선 또는 무선 통신 시스템을 통해 다른 공급 디바이스(10)와 상호 연동될 수도 있다.

실시 예에 따른 충전 디바이스(20)는 무선 통신 시스템을 통해 다른 충전 디바이스(20)와 상호 연동될 수도 있다. 이를 위해 충전 디바이스(20)는 도심 항공 모빌리티 내부 통신망을 통해 도심 항공 모빌리티에 구비된 통신 단말(미도시)과 연결되어 신호 및 정보를 교환할 수 있다.

일 예로, 무선 통신 시스템은 가용한 시스템 자원(예를 들어, 대역폭, 전송 전력 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원하는 다중 접속(multiple access) 시스템일 수 있다. 다중 접속 시스템의 예로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템, MC-FDMA(multi carrier frequency division multiple access) 시스템 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 와이파이 통신 시스템, 4G LTE(Long Term Evolution) 통신 시스템. 5G NR(New Radio) 통신 시스템, 위성 통신 시스템 등을 포함할 수도 있다.

실시 예에 따른 충전 디바이스(20)는 무선 통신을 통해 다른 공급 디바이스와 연결될 수도 있다. 일 예로, 충전 디바이스(20)는 복수의 공급 디바이스(10)와 동시에 연결될 수도 있으며, 이 경우, 복수의 공급 디바이스(10)로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있다. 일 예로, 충전 디바이스(20)와 공급 디바이스(10) 사이의 무선 충전 효율에 기반하여, 충전 디바이스(20)는 전력을 수신할 적어도 하나의 공급 디바이스(10)를 동적으로 결정할 수 있다. 다른 일 예로, 일 예로, 충전 디바이스(20)와 공급 디바이스(10) 사이의 무선 충전 효율에 기반하여, 공급 디바이스(10)는 무선 전력을 전송할 적어도 하나의 충전 디바이스(20)를 동적으로 결정할 수도 있다.

상술한 실시 예에서는 무선 충전 효율에 기반하여 무선 충전을 수행할 공급 디바이스(10)와 충전 디바이스(20)가 동적으로 결정되는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 공급 디바이스(10)의 타입 및 캐퍼빌러티, 충전 디바이스(20)의 타입 및 캐퍼빌러티 등을 더 고려하여 무선 충전을 수행할 공급 디바이스(10)와 충전 디바이스(20)가 동적으로 결정될 수도 있다. 일 예로, 충전 디바이스(10)가 장착된 이동 수단의 타입의 따라 충전 디바이스(10)의 타입 및 캐퍼빌러티는 상이할 수 있으며, 그에 따라 해당 충전 디바이스(10)에 매칭되는 공급 디바이스(10)의 타입 및 캐퍼빌러티도 상이할 수 있다.

실시 예예 따른 충전 디바이스(20)는 공급 디바이스(10)로부터 수신된 전력을 다른 충전 디바이스로 전송하는 무선 전력 전송 릴레이-이하, 설명의 편의를 위해, 릴레이 또는 릴레이 노드라 명함-로서의 기능을 수행할 수도 있다. 이 경우, 충전 디바이스(20)는 무선 전력을 수신하기 위한 무선 전력 수신기(또는 무선 전력 수신 패드) 및 무선 전력을 전송하기 위한 무선 전력 송신기(무선 전력 송신 패드)가 모두 구비될 수 있다. 실시 예로, 무선 전력 수신기와 무선 전력 송신기가 하나의 도심 항공 모빌리티 내 장착되는 위치는 서로 상이할 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 무선 전력 수신기와 무선 전력 송신기가 하나의 모듈로 구성되어 특정 위치에 장착될 수도 있다. 일 예로, 도심 항공 모빌리티의 하부 일측에는 공급 디바이스(10)로부터 전력을 수신하기 위한 무선 전력 수신 패드가 장착되고, 도심 항공 모빌리티의 상부 일측에는 다른 도심 항공 모빌리티로부터 무선 전력을 수신하거나 다른 도심 항공 모빌리티에 무선 전력을 전송하기 위한 무선 전력 송수신 패드가 장착될 수 있다.

상술한 실시 예들을 통해, 본 발명에 따른 충전 디바이스(20)가 장착된 도심 항공 모빌리티는 공급 디바이스(10)로부터 무선 전력을 수신하여 자신의 배터리를 충전할 수 있을 뿐만 아니라 정차 중(또는 비행 중)인 다른 도심 항공 모빌리티와의 협업을 통해 무선 전력을 송수신할 수도 있다. 일 예로, 비행 중 배터리 충전 레벨이 가장 근접한 공급 디바이스(10)까지 비행하는데 충분하지 않거나 기상 이변 등으로 항로를 이탈한 경우, 해당 도심 항공 모빌리티는 주변 다른 도심 항공 모빌리티(또는 중앙 관제 센터)로 긴급 공중 충전을 요청할 수 있다.

일 예로, 긴급 공중 충전을 요청을 수신한 주변 다른 도심 항공 모빌리티는 자신의 배터리 충전 상태에 기반하여 긴급 공중 충전이 가능한 경우, 긴급 공중 충전을 요청한 도심 항공 모빌리티로 이동하여 비행 중 무선 충전을 통해 무선 전력을 공급할 수 있다.

다른 일 예로, 긴급 공중 충전을 요청받은 중앙 관제 센터(또는 도심 항공 모빌리티 운영자(UAM Air Operator))는 긴급 공중 충전을 요청한 도심 항공 모빌리티 주변의 다른 도심 항공 모빌리티를 탐색하고, 탐색된 다른 도심 항공 모빌리티의 현재 배터리 충전 상태에 기반하여 긴급 공중 충전에 참여할 대상을 결정할 수 있다. 긴급 공중 충전에 참여할 대상이 결정된 경우, 중앙 관제 센터는 긴급 공중 충전 참여 대상으로 결정된 주변 도심 항공 모빌리티로 소정 제어 신호를 전송하여 긴급 공중 충전을 요청한 도심 항공 모빌리티의 위치로 유도한 후 비행 중 무선 충전을 수행하도록 제어할 수 있다.

충전 디바이스(20)는 무선 전력 송신 패드 및 무선 전력 수신 패드에 구비된 적어도 하나의 스위치를 제어하여 해당 무선 전력 송신 패드 및(또는) 무선 전력 수신 패드의 동작을 ON/OFF 제어할 수 있다.

이상의 실시 예에서는 충전 디바이스(20)가 하나의 공급 디바이스(10)로부터 무선 전력을 수신하는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 충전 디바이스(20)는 복수의 무선 전력 수신 패드가 구비되어 복수의 공급 디바이스(10)로부터 동시에 무선 전력을 수신하여 고속 충전을 수행할 수도 있다.

또 다른 실시 예로, 충전 디바이스(20)는 무선 충전 수단 뿐만 아니라 유선 충전 수단을 더 구비할 수 있으며, 이 경우, 무선 충전 수단 및 유선 충전 수단 중 적어도 하나를 이용하여 고속 충전을 수행할 수도 있다.

실시 예에 따른 제1 도심 항공 모빌리티의 충전 디바이스(20)는 제2 도심 항공 모빌리티에 구비된 충전 디바이스(20)와의 협상을 통해 공급 디바이스(10)로부터 수신되는 무선 전력을 분할하여 제2 도심 항공 모빌리티에 전송할 수도 있다. 일 예로, 제1 도심 항공 모빌리티 및 제2 도심 항공 모빌리티에 의해 충전되는 전력의 양은 각 도심 항공 모빌리티의 배터리 충전 상태에 기반하여 동적으로 결정될 수 있다. 다른 일 예로, 제1 도심 항공 모빌리티 및 제2 도심 항공 모빌리티에 의해 충전되는 전력의 양은 제1 도심 항공 모빌리티 및 제2 도심 항공 모빌리티 각각의 배터리 충전 상태뿐만 아니라 비행 예약 상태에 기반하여 동적으로 결정될 수도 있다. 즉, 각 도심 항공 모빌리티에 상응하여 예약된 비행 거리가 길수록 더 많은 전력 소모가 예상되므로, 전력 배분은 비행 계획, 비행 거리 등이 더 고려될 필요가 있다.

실시 예에 따른 충전 디바이스(20)는 자신의 RESS(40)의 배터리 충전 상태에 기반하여 다른 도심 항공 모빌리티로의 전력 릴레이가 가능한지 여부를 판단할 수도 있다. 일 예로, 제1 도심 항공 모빌리티의 배터리 충전 레벨(또는 배터리 출력 전압)이 소정 기준치 이상인 경우, 제1 도심 항공 모빌리티의 충전 디바이스(20)는 공급 디바이스(10)로부터 수신된 전력을 제2 도심 항공 모빌리티의 충전 디바이스(20)로 전송할 수 있다. 반면, 제1 도심 항공 모빌리티의 배터리 충전 레벨(또는 배터리 출력 전압)이 소정 기준치 미만인 경우, 제1 도심 항공 모빌리티의 충전 디바이스(20)는 공급 디바이스(10)로부터 수신된 전력이 제2 도심 항공 모빌리티의 충전 디바이스(20)에 릴레이되지 않고 자신의 RESS(40)의 충전에만 사용되도록 제어할 수 있다.

도심 항공 모빌리티에 장착된 통신 단말은 4G LTE/5G NR 통신이 지원하는 V2X(Vehicle to Everything) 통신을 통해 공급 디바이스(10), 다른 도심 항공 모빌리티, 중앙 관제 센터 등과 연결되어 각종 정보를 교환할 수도 있다.

도심 항공 모빌리티는 GPS(Global Positioning System) 수신기가 구비되어 GPS 위성 신호를 수신 및 복호할 수 있다. 도심 항공 모빌리티는 GPS 위성 신호로부터 현재 GPS 좌표 정보를 획득하여 통신 단말을 통해 공급 디바이스(10) 및(또는) 다른 도심 항공 모빌리티에 제공할 수도 있다. 물론, 도심 항공 모빌리티에 장착된 통신 단말은 공급 디바이스(10) 및(또는) 다른 도심 항공 모빌리티의 GPS 좌표 정보를 획득할 수도 있다.

V2X는 유/무선 통신을 통해 다른 차량, 보행자, 인프라가 구축된 사물 등과 정보를 교환하는 통신 기술을 의미한다. V2X는 차량 간 통신을 위한 V2V(vehicle-to-vehicle), 차량과 인프라 사이의 통신을 위한 V2I(vehicle-to-infrastructure), 차량과 통신 네트워크 사이의 통신을 위한 V2N(vehicle-to-network) 및 차량과 보행자 사이의 통신을 위한 V2P(vehicle-to-pedestrian)와 같은 4 가지 유형으로 구분될 수 있다. V2X 통신은 PC5 인터페이스 및/또는 Uu 인터페이스를 통해 제공될 수 있다.

사이드 링크(Sidelink, SL)란 도심 항공 모빌리티에 장착된 통신 단말들 간에 직접적인 무선 링크를 설정하여, 기지국(Base Station, BS) 또는 인프라-예를 들면, RSU(Road Side Unit)-를 거치지 않고도 도심 항공 모빌리티 간에 직접 정보를 주고 받을 수 있는 통신 방식을 의미한다. SL는 급속도로 증가하는 데이터 트래픽에 따른 기지국의 부담을 완화시킬 수 있을 뿐만 아니라 도심 항공 모빌리티 간 통신 시 전송 지연을 최소화시킬 수 있는 하나의 방안으로서 고려될 수 있다.

도 2는 실시 예에 따른 도심 항공 모빌리티를 위한 무선 충전 시스템의 상세 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 도심 항공 모빌리티를 위한 무선 충전 시스템(200)은 크게 공급 디바이스(10), 전력공급망(30), 제1 도심 항공 모빌리티(201)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 도 2의 실시 예에서는 1 대의 도심 항공 모빌리티(201)에 대한 무선 충전을 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 공급 디바이스(10)에 동시 충전 가능한 도심 항공 모빌리티(201)의 개수는 2 대 이상일 수도 있다. 하나의 공급 디바이스(10)에 상응하여 동시 충전이 가능한 도심 항공 모빌리티(201)의 최대 개수는 공급 디바이스(10)의 최대 공급 가능 전력, 충전 대상 도심 항공 모빌리티(201)의 요구 전력 등에 의해 동적으로 결정될 수 있다.

공급 디바이스(10)는 무선 전력 송신 패드(11), 전력 변환 시스템(12) 및 제어통신부(13)를 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, GPS 수신기(미도시), 초음파 센서(미도시) 등이 더 구비될 수도 있다.

제어통신부(13)는 공급 디바이스(10)의 전체적인 동작 및 입출력을 제어할 수 있다. 또한, 제어통신부(13)는 전력공급망(30)는 전력 변환 시스템(12)을 제어하여 전력공급망(30)으로부터 제공되는 전력을 도심 항공 모빌리티(201)의 충전에 필요한 전력으로 변환시킬 수 있다. 이때, 전력 변환 시스템(12)에 의해 변환된 교류 전력 신호는 무선 전력 송신 패드(11)의 송신 코일을 통해 무선으로 전송될 수 있다. 무선 전력 송신 패드(11)를 통해 전송된 무선 전력은 전자기 유도 현상(또는 전자기 공진 현상)을 통해 무선 전력 수신 패드(213)에 전달될 수 있다.

실시 예로, 공급 디바이스(10)에 구비되는 무선 전력 송신 패드(11)는 복수 이거나 하나의 무선 전력 송신 패드(11)에는 복수의 도심 항공 모빌리티(201)를 동시에 충전하기 위한 복수의 송신 코일이 구비될 수 있다.

실시 예에 다른 공급 디바이스(10)는 GPS 수신기(미도시) 및 초음파 센서를 더 포함할 수도 있다. 공급 디바이스(10)는 도심 항공 모빌리티(201)에 자신의 GPS 좌표 정보를 제공할 수 있다. 또한, 공급 디바이스(10)는 도심 항공 모빌리티(201)의 센서 상태 정보를 수신할 수 있으며, 도심 항공 모빌리티(201)의 센서 상태 정보에 기반하여 초음파 센서를 구동시킬 수도 있다. 이 경우, 도심 항공 모빌리티(201)는 공급 디바이스(10)가 전송한 초음파 신호를 감지하여 공급 디바이스(10)의 위치를 식별하고, 식별된 위치로 이동하여 무선 전력 송수신 패드를 정렬한 후 무선 충전을 수행할 수 있다.

도 2를 참조하면, 도심 항공 모빌리티(201)는 충전 디바이스(210), 통신 단말(220), RESS(230), 센서(240) 및 GPS 수신기(250) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 센서(240)는 카메라(241), 초음파센서(242), 레이다(243), 라이다(LiDAR(Light Detection and Ranging), 244) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 일 예로, 카메라(241)는 전방 카메라, 후방 카메라, 좌/우 측방 카메라, 상부 카메라, 하부 카메라 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 일 예로, 카메라(241)는 SVM(Surround View Monitor) 카메라, RGB 카메라 및 적외선 카메라 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

충전 디바이스(210)는 제어통신부(211), 전력변환부(212), 무선 전력 수신 패드(213)를 포함하여 구성될 수 있다.

제어통신부(211)는 충전 디바이스의 입출력 및 전체적인 동작을 제어하고, 외부 장치(들)과의 통신을 수행할 수 있다.

제어통신부(211)는 도심 항공 모빌리티(201)의 내부 통신망을 통해 각종 ECU(Electric Control Unit)과 통신을 수행할 수도 있다. 여기서, ECU는 조향 제어를 위한 조향 시스템, 정차 및 주차를 제어하기 위한 제동 시스템, 비행을 위한 모터의 구동을 제어하기 위한 구동 시스템 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 도심 항공 모빌리티(201)의 내부 통신망은 CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), FlexRay, MOST(Media Oriented Systems Transport) 통신망 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

또한, 제어통신부(211)는 무선 전력 수신을 위해 인밴드(inband)(또는 아웃오브밴드(Out-of-band)) 통신을 통해 공급 디바이스(10)의 제어통신부(13)와 각종 제어 신호 및 상태 정보를 교환할 수 있다. 여기서, 인밴드 통신은 무선 전력 전송에 사용되는 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 이용하여 통신하는 방식을 의미한다. 일 예로, 아웃오브밴드 통신은 IEEE 802.11p 통신, 4G LTE 통신, 5G NR(New Radio) 밀리미터웨이브(mmWave) 통신 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 당업자의 설계에 따라 블루투스 통신, RFID 통신, NFC(Near Field Communication), IR-DSRC(적외선 단거리 무선 통신), 광무선통신(Optical Wireless Communication, OWC) 등이 적용될 수도 있다.

또한, 제어통신부(211)는 통신 단말(220)을 통해 다른 도심 항공 모빌리티와 정보를 교환할 수 있다.

또한, 공급 디바이스(10)에도 통신 단말(미도시)이 장착될 수 있으며, 이 경우, 제어통신부(211)는 통신 단말(220)을 통해 공급 디바이스(10)와 각종 제어 신호 및 상태 정보를 교환할 수도 있다.

또한, 제어통신부(211)는 통신 단말(220)을 통해 사용자 디바이스-예를 들면, 스마트폰 및 스마트키 등을 포함-와 각종 제어 신호 및 상태 정보를 교환할 수도 있다. 이를 위해, 통신 단말(220)은 스마트폰과의 통신을 위한 블루투스 통신 기능 및 스마트키와의 통신을 위한 주파수 통신 기능이 탑재될 수 있다. 여기서, 주파수 통신 기능은 433.92MHz 주파수의 RF(Radio Frequency) 전파를 스마트키로부터 수신하는 기능 및 125kHz 주파수의 LF(Low Frequency) 전파를 스마트키에 전송하는 기능을 포함할 수 있다.

공급 디바이스(10)에서 도심 항공 모빌리티(201)의 충전 디바이스(210)에 전송되는 송신기 상태 정보는 송신기 식별 정보, 최대 전송 전력에 관한 정보, 지원 가능 전력 카테고리에 대한 정보, 최대 동시 충전 가능한 디바이스 개수에 관한 정보, 지원 가능한 충전 디바이스의 타입에 관한 정보, 소프트웨어 버전 정보, 펌웨어 버전 정보, 통신 프로토콜 버전 정보, IP 주소 정보, MAC 주소 정보, 포트 넘버 정보, 인증 및 보안 정보 등을 포함할 수 있다.

도심 항공 모빌리티(201)의 충전 디바이스(210)에서 공급 디바이스(10)에 전송되는 수신기 상태 정보는 수신기 식별 정보, 요구 전력에 관한 정보, 최대 수신 가능 전력/전압/전류에 관한 정보, 배터리 충전 상태에 관한 정보, 배터리 출력 전압에 관한 정보, 소프트웨어 버전 정보, 펌웨어 버전 정보, 통신 프로토콜 버전 정보, IP 주소 정보, MACK 주소 정보, 포트 넘버 정보, 인증 및 보안 정보를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 실시 예로, 도심 항공 모빌리티(201) 간의 배터리 충전 상태에 관한 정보 및 배터리 출력 전압에 관한 정보는 각각의 통신 단말 간의 통신을 통해 교환될 수도 있다.

제어통신부(211)는 통신 단말(220)을 통해 공급 디바이스(10)의 위치에 대한 정보 및 캐퍼빌러티 정보를 획득할 수도 있다.

또한, 제어통신부(211)는 통신 단말(220)을 통해 인접 다른 도심 항공 모빌리티(201)의 위치에 대한 정보 및 캐퍼빌러티 정보를 획득할 수도 있다.

일 예로, 도심 항공 모빌리티 간 교환되는 캐퍼빌러티 정보는 해당 도심 항공 모빌리티가 무선 충전이 가능한지 여부에 대한 정보 및 도심 항공 모빌리티간 무선 충전이 가능한지에 관한 정보, 해당 도심 항공 모빌리티에 장착된 무선 전력 송수신 패드의 장착 위치에 관한 정보, 배터리 충전 상태에 관한 정보, 임무 수행 중인지 여부에 관한 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

공급 디바이스(10)의 제어통신부(13)는 충전 디바이스(210)의 무선 전력 수신 패드(213)가 자신의 무선 전력 송신 패드(11)에 정렬된 경우, 전력공급망(30)으로부터 공급되는 전력을 도심 항공 모빌리티(201)에 의해 요구되는 전력으로 변환하도록 전력변환시스템(12)을 제어할 수 있다. 이후, 변환된 전력은 무선 전력 송신 패드(11)를 통해 전자기 유도 방식으로 도심 항공 모빌리티(201)의 무선 전력 수신 패드(213)로 전달될 수 있다.

센서(240)와의 연동을 통해 도심 항공 모빌리티(201)가 공급 디바이스(10)에 일정 거리 이내로 접근한 경우, 제어통신부(211)는 사용자 디바이스와 연동하여 송수신 패드에 대한 미세 정렬을 수행할 수 있다.

도 3은 실시 예에 따른 릴레이 무선 충전 체인 구성도이다.

본 발명에 따른 릴레이 무선 충전 체인 구성 방법은 도심 항공 모빌리티의 무선 충전을 위한 공급 디바이스의 인프라 부족 문제를 해결하기 위한 대안으로 제공될 수 있다.

도 3을 참조하면, 도심 항공 모빌리티(310, 320)는 충전 디바이스(311, 321) 및 RESS(317, 327)를 포함하여 구성될 수 있다.

충전 디바이스(311, 321)는 공급 디바이스(10)로부터의 무선 전력을 수신하기 위한 메인 수신 패드(314, 324), 도심 항공 모빌리티 간 무선 전력 송수신을 위한 제1 내지 2 송수신 패드(315, 316, 325, 326), 제어 통신부(312, 322) 및 제어 통신부(312, 322)의 제어 신호에 따라 전력을 변환하는 전력변환부(313, 323)을 포함하여 구성될 수 있다.

이하 설명의 편의를 위해, 제1 도심 항공 모빌리티(310)에 장착되는 충전 디바이스를 제1 충전 디바이스(311), 제2 도심 항공 모빌리티(310)에 장착되는 충전 디바이스를 제2 충전 디바이스(321)라 명하기로 한다.

도 3을 참조하면, 제1 도심 항공 모빌리티(310)는 공급 디바이스(10)의 메인 수신 패드(11)를 감지하면, 메인 송신 패드(11)와 메인 수신 패드(314)를 정렬하고, 메인 송수신 패드의 정렬이 완료되면 공급 디바이스(10)의 제어 통신부(13)는 제1 도심 항공 모빌리티(310)의 제어 통신부(312)와의 전력 협상을 통해 전송 전력량(또는 전송 전력의 세기)를 결정하고, 결정된 전력량(또는 전송 전력의 세기)에 따라 전력변환시스템(12)을 제어하여 메인 송신 패드(11)를 통해 무선 전력을 전송할 수 있다.

제1 충전 디바이스(311)의 전력변환부(313)는 메인 수신 패드(314)를 통해 수신된 교류 전력을 정류하여 배터리에 의해 요구되는 직류 전력으로 변환하여 RESS(317)를 충전할 수 있다.

제2 도심 항공 모빌리티(320)가 충전 중인 제1 도심 항공 모빌리티의 후미에 접근한 경우, 제2 도심 항공 모빌리티(320)는 구비된 각종 센서를 이용하여 제1 도심 항공 모빌리티(310)의 제2 송수신 패드(316)와 자신의 제1 송수신 패드(325)를 정렬시킬 수 있다.

제1 도심 항공 모빌리티(310)와 제2 도심 항공 모빌리티(320)의 송수신 패드가 정렬된 경우, 제2 도심 항공 모빌리티(320)의 제2 충전 디바이스(321)는 제1 도심 항공 모빌리티(310)의 제1 충전 디바이스(311)와의 통신 연결 후 전력 전송 협상을 통해 무선 전력을 수신할 수 있다.

제1 충전 디바이스(311)의 제어 통신부(312)는 제2 충전 디바이스(312)의 제어 통신부(322)와 전력 전송 협상에 성공한 경우, 전력 전송 협상 결과에 따라 메인 수신 패드(314)를 통해 통해 수신된 전력을 RESS(317)와 제2 송수신 패드(316)에 분배할 수 있다.

제1 충전 디바이스(311)의 제어 통신부(312)는 자신의 RESS(317)에 상응하는 배터리 충전 상태(또는 배터리 출력 전압), 제1 도심 항공 모빌리티(310)의 비행 계획/거리 등에 기반하여 공급 디바이스(10)로부터 수신된 무선 전력을 RESS(317)와 제2 송수신패드(316)에 분배할 수 있다.

물론, 제1 충전 디바이스(311)의 제어 통신부(312)는 자신의 RESS(317)에 상응하는 배터리 충전 상태(또는 배터리 출력 전압), 제1 도심 항공 모빌리티(310)의 비행 계획/거리 등에 기반하여 제2 도심 항공 모빌리티(320)로의 릴레이 무선 전력 공급을 차단 또는 일시 정지할 수도 있다.

제1 도심 항공 모빌리티(310)는 제2 도심 항공 모빌리티(320)와의 무선 전력 전송 체인 구성 후 제2 도심 항공 모빌리티(320)로 제공된 무선 전력량에 대한 정보를 공급 디바이스(10)(또는 별도 과금 서버)에 제공할 수도 있다. 여기서, 공급 디바이스(10)에 제공되는 정보는 제1 도심 항공 모빌리티(310)과 제2 제2 도심 항공 모빌리티(320)의 전력 사용량에 대한 과금을 위해 사용될 수 있다.

도 4는 실시 예에 따른 비행 중 도심 항공 모빌리티 간 무선 충전 체인을 구성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 도심 항공 모빌리티(410, 420, 430)는 충전 디바이스(411, 421, 431) 및 RESS(416, 426, 436)를 포함하여 구성될 수 있다.

각각의 충전 디바이스(411, 421, 431)는 충전 디바이스 간 무선 전력을 송수신하기 위한 송수신 패드(414/415,424/425,434/435), 제어 통신부(412, 422, 432) 및 제어 통신부(412, 422, 432)의 제어 신호에 따라 다른 충전 디바이스로부터 수신되는 교류 무선 전력을 해당 RESS에 의해 요구되는 직류 전력으로 변환하여 해당 RESS를 충전하거나 해당 RESS에 충전된 전력을 교류 전력으로 변환하여 해당 송수신 패드에 전송하는 전력변환부(413, 423, 433)을 포함하여 구성될 수 있다.

이하 설명의 편의를 위해, 제1 도심 항공 모빌리티(410)에 장착되는 충전 디바이스를 제1 충전 디바이스(411), 제2 도심 항공 모빌리티(420)에 장착되는 충전 디바이스를 제2 충전 디바이스(421), 제3 도심 항공 모빌리티(430)에 장착되는 충전 디바이스를 제2 충전 디바이스(431)라 명하기로 한다.

도심 항공 모빌리티 간 구성된 무선 충전 체인의 전력 송수신 효율을 증가시키기 위해서는 도심 항공 모빌리티의 송수신 패드 간 거리가 일정 간격 이내로 정렬되어야 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제2 도심 항공 모빌리티(420)는 비행 중 현재 배터리 충전량으로 목적지까지의 비행이 불가한 것으로 판단된 경우, 구비된 통신 단말(미도시)을 통해 인접 도심 항공 모빌리티로 소정 구조 요청 신호를 전송할 수 있다.

구조 요청 신호를 수신한 인접 도심 항공 모빌리티는 자신의 배터리 충전 상태 및 목적지까지의 잔여 거리를 고려하여 무선 전력 공급이 가능한지 판단할 수 있다. 무선 전력 공급이 가능하다고 판단한 제1 도심 항공 모빌리티(410) 및 제3 도심 항공 모빌리티(430)는 도면 번호 440에 도시된 바와 같이, 제2 도심 항공 모빌리티(420)의 위치로 비행하여 자신의 송수신 패드와 제2 도심 항공 모빌리티(420)의 송수신 패드를 정렬하여 도심 항공 모빌리티 간 무선 충전 체인을 구성할 수 있다.

이후, 제2 도심 항공 모빌리티(420)는 제1 도심 항공 모빌리티(410) 및 제3 도심 항공 모빌리티(430)로부터 무선 전력을 수신하여 자신의 RESS(426)를 충전할 수 있다.

상술한 도 4의 실시 예를 통해, 본 발명에 따른 도심 항공 모빌리티는 비행 중에도 인접 도심 항공 모빌리티와 연동하여 무선 충전을 수행할 수 있으며, 이를 통해, 기상 이변, 기기 고장, 비행 계획 변경 등으로 인해 비행 항로 이탈 및/또는 배터리 잔량 부족 시에도 해당 도심 항공 모빌리티에 빠르고 효과적으로 무선 전력을 공급할 수 있는 장점이 있다.

도 5는 실시 예에 따른 도심 항공 모빌리티의 무선 충전을 위한 정위치 정렬 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도심 항공 모빌리티는 공급 디바이스의 위치 정보와 자신의 현재 위치 정보에 기반하여 도심 항공 모빌리티와 공급 디바이스 간 거리를 산출할 수 있다. 일 예로, 공급 디바이스의 위치 정보는 GPS 기반의 위치 정보일 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 공급 다바이스의 위치는 초음파 센서, 카메라, 라이다, 레이다 중 적어도 하나의 센서를 이용하여 획득될 수도 있다.

도심 항공 모빌리티는 공급 디바이스의 위치 정보에 기반하여 공급 디바이스와의 거리가 제1 거리 이내로 진입하도록 제어할 수 있다(S510). 일 예로, 도심 항공 모빌리티는 전방 카메라 영상 분석을 통해 인식된 공급 디바이스의 전방 차선까지의 거리를 산출할 수 있다. 일 예로, 전방 차선 인식은 공급 디바이스와 도심 항공 모빌리티 사이의 거리가 3m 이내로 진입한 경우 수행될 수 있다.

도심 항공 모빌리티는 공급 디바이스와의 거리가 제1 거리 이내로 진입한 경우, 전방 카메라 영상 분석을 통해 인식된 공급 디바이스의 좌/우 차선 정보에 기반하여 도심 항공 모빌리티를 공급 디바이스와 횡방향 정렬할 수 있다(S520). 일 예로, 도심 항공 모빌리티는 좌측 차선과 우측 차선 사이의 평균 거리를 확인하여 횡방향 정렬을 수행할 수 있다. 즉, 도심 항공 모빌리티는 좌측 차선과 우측 차선 사이의 중앙으로 횡방향 정렬을 수행할 수 있다. 일 예로, 제1 거리는 1m ~ 3m 사이의 어느 하나의 값으로 설정될 수 있다.

도심 항공 모빌리티는 공급 디바이스의 전방 차선과 도심 항공 모빌리티 사이의 거리가 제2 거리 이내로 진입한 것에 기반하여 후방 카메라 영상 분석을 통해 공급 디바이스의 후방 차선을 인식할 수 있다(S530). 일 예로, 제2 거리는 0cm ~ 100cm 사이의 어느 하나의 값으로 설정될 수 있다.

도심 항공 모빌리티는 인식된 후방 차선에 기반하여 공급 디바이스와 도심 항공 모빌리티를 종방향 정렬시킬 수 있다(S540).

도심 항공 모빌리티는 종방향 정렬이 완료된 것에 기반하여 정차 후 공급 디바이스와 무선 통신 링크(또는 채널)을 설정할 수 있다(S550). 일 예로, 무선 통신 링크(또는 채널)은 와이파이 통신, 블루투스 통신, NFC 통신, RFID 통신 등을 통해 설정될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 상용 이동 통신망을 이용한 V2X 통신을 통해 설정되거나 인밴드 통신을 통해 설정될 수도 있다.

도심 항공 모빌리티는 설정된 무선 통신 링크(또는 채널)을 통해 공급 디바이스와 전력 협상을 수행하여 무선 충전을 개시할 수 있다(S560).

일 예로, 전력 협상에 사용되는 도심 항공 모빌리티 관련 정보는 도심 항공 모빌리티의 타입에 대한 정보, 충전 디바이스의 제조사/사양 및 장착 위치에 대한 정보, 충전 디바이스에 탑재된 소프트웨어/펌웨어 버전에 대한 정보, 지원 가능 통신 방식에 관한 정보, 요구되는 전력의 세기(required power)/요구되는 전력량(amount of power)에 대한 정보, 배터리 용량에 대한 정보, 잔여 배터리 충전량에 대한 정보, 배터리 출력 전압에 대한 정보, 요구되는 최저 충전 효율에 대한 정보, 충전 가능 시간에 대한 정보(비행 계획에 기초하여 결정됨), 최대 수신 가능 전력의 세기에 대한 정보, 비행 계획에 대한 정보 및 회랑 설정 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일 예로, 전력 협상에 사용되는 공급 디바이스 관련 정보는 공급 다바이스 타입에 대한 정보, 공급 디바이스의 제조사 및 사양에 대한 정보, 공급 디바이스에 탑재된 소프트웨어/펌웨어 버전에 대한 정보, 지원 가능 통신 방식에 관한 정보, 지원 가능 전력 카테고리에 대한 정보, 지원 가능 도심 항공 모빌리티 타입에 대한 정보, 가용 전력량에 대한 정보, 충전 가능 시간에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 전력 카테고리는 전송 전력의 세기 및 무선 충전 방식에 따라 정의될 수 있다.

도심 항공 모빌리티는 무선 충전 중 공급 디바이스의 전송 전력과 실제 충전 디바이스를 통해 수신된 수신 전력에 기반하여 무선 충전 효율을 측정할 수 있다.

도심 항공 모빌리티는 측정된 무선 충전 효율에 기반하여 도심 항공 모빌리티의 무선 전력 수신 패드(코일)과 공급 디바이스의 무선 전력 송신 패드(코일) 사이의 미세 정렬이 필요한지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 미세 조정을 수행할 수 있다(S570). 일 예로, 미세 조정 단위는 전/후/좌/우/상/하 1cm로 설정될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 당업자의 설계에 따라 그보다 작거나 큰 값으로 설정될 수도 있다.

실시 예로, 도심 항공 모빌리티의 충전 디바이스는 공급 디바이스로부터 출력되는 전자기파의 빔 패턴을 분석하고, 분석된 빔 패턴에 기반하여 미세 조정 방향을 결정할 수 있다.

실시 예에 따른 미세 조정은 무선 충전 효율이 기준치에 도달될 때까지 반복 수행될 수 있다. 일 예로, 무선 충전 효율 기준치는 90%로 설정될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 당업자의 설계에 따라, 또는 도심 항공 모빌리티의 요구 사항에 따라 그보다 작거나 큰 값으로 설정될 수도 있다.

일 예로, 도심 항공 모빌리티의 무선 전력 수신 패드(코일)과 공급 디바이스의 무선 전력 송신 패드(코일) 사이의 미세 정렬은 무선 전력 수신 패드(코일) 및(또는) 무선 전력 송신 패드의 수직 이격 거리-즉, z축 위치(좌표)-를 조절하여 이루어질 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 다른 실시 예는 무선 전력 수신 패드(코일) 및(또는) 무선 전력 송신 패드의 3차원 이격 거리-즉, x/y/z 축 위치(좌표)-를 조절하여 이루어질 수 있다.

이를 위해, 실시 예예 따른 공급 디바이스 및(또는) 도심 항공 모빌리티의 충전 디바이스는 무선 전력 송신 패드 및(또는) 무선 전력 수신 패드의 수직 및(또는) 수평 방향 위치를 제어할 수 있는 구동 모터 및 구동 축이 포함된 구동 장치를 더 포함할 수 있다.

물론, 다른 실시 예예 따른 미세 정렬은 운전자가 도심 항공 모빌리티의 사용자 인터페이스 화면을 통해 제공되는 가이드 정보에 따라 직접 도심 항공 모빌리티를 이동시켜 이루어질 수 있으나 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 또 다른 실시 예에 따른 미세 정렬은 도심 항공 모빌리티와 연동되는 사용자 디바이스-예를 들면, 스마트폰-상의 화면을 통해 제공되는 가이드 정보에 따라 스마트키로 도심 항공 모빌리티를 원격 제어하여 이루어질 수 있다.

실시 예로, 도심 항공 모빌리티에 장착되는 카메라는 SVM(Surround View Monitor) 카메라일 수 있다.

SVM 카메라에 의해 촬영된 영상은 도심 항공 모빌리티에 탑재된 딥러닝 기반의 의미 분할 네트워크(semantic segmentation network)에 입력될 수 있으며, 딥러닝 기반의 의미 분할 네트워크(semantic segmentation network)는 학습을 통해 공급 디바이스 주변에 배치된 차선들과 관련된 차선 분류 영상을 출력할 수 있다. 일 예로, 분류된 차선은 전방 차선, 좌측 차선, 우측 차선 및 후방 차선을 포함할 수 있다.

도 6은 다른 실시 예에 따른 도심 항공 모빌리티의 무선 충전을 위한 정위치 정렬 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 6을 참조하면, 도심 항공 모빌리티는 공급 디바이스의 위치 정보에 기반하여 공급 디바이스와의 거리가 제1 거리 이내에 진입하도록 제어할 수 있다(S610).

도심 항공 모빌리티는 공급 디바이스의 거리가 제1 거리 이내로 진입한 것에 기반하여 정차 후 사용자 디바이스 및 스마트키와 페어링할 수 있다(S620).

도심 항공 모빌리티는 페어링된 스마트키로부터 수신되는 제어 신호에 따라 도심 항공 모빌리티를 공급 디바이스로 이동하여 무선 전력 송수신 패드의 1차 정렬을 수행할 수 있다(S630).

일 예로, 도심 항공 모빌리티는 공급 디바이스가 도심 항공 모빌리티에 장착된 충전 디바이스를 인식한 것에 기반하여 1차 정렬이 완료된 것으로 판단할 수 있다.

다른 일 예로, 도심 항공 모빌리티는 공급 디바이스에 의해 전송되는 소정 무선 전력 신호-예를 들면, 아날로그 핑 신호, 디지털 핑 신호, 짧은 비콘 신호(short beacon signal), 긴 비콘 신호(long beacon signal) 등-가 충전 디바이스에 의해 감지한 경우, 1차 정렬이 완료된 것으로 판단할 수 있다.

또 다른 일 예로, 도심 항공 모빌리티는 구비된 카메라 촬영 영상을 분석하여 공급 디바이스의 무선 전력 송신 패드의 위치를 식별할 수 있으며, 식별된 무선 전력 송신 패드의 위치가 충전 디바이스에 구비된 무선 전력 수신 패드의 위치에 매칭된 것에 기반하여 1차 정렬이 완료된 것으로 판단할 수 있다.

도심 항공 모빌리티는 1차 정렬 완료 후 정차하여 공급 디바이스와 무선 통신 링크를 설정한 후 저전력 충전을 개시할 수 있다(S640). 여기서, 저전력 충전은 도심 항공 모빌리티의 배터리 충전에 요구되는 전력 이하의 전력으로 공급 디바이스가 무선 전력을 전송하는 것을 의미할 수 있다. 일 예로, 저전력 충전 동안 공급 디바이스는 충전 디바이스의 동작에 필요한 전력만을 공급할 수 있다.

도심 항공 모빌리티는 공급 디바이스로부터 수신되는 무선 전력에 기반하여 무선 충전 효율 산출 및 빔 패턴 분석을 수행할 수 있다(S650).

도심 항공 모빌리티는 산출된 무선 충전 효율 및 분석된 빔 패턴에 대한 정보를 페어링된 사용자 디바이스로 전송할 수 있다(S660). 여기서, 도심 항공 모빌리티와 사용자 디바이스는 V2X 통신을 통해 정보를 교환할 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 다른 실시 예로, 블루투스 통신, 와이파이 통신 등을 통해 정보를 교환할 수도 있다.

도심 항공 모빌리티는 페어링된 스마트키로부터 수신되는 제어 신호에 기반하여 무선 전력 송수신 패드에 대한 2차 정렬을 수행할 수 있다(S670). 일 예로, 사용자는 사용자 디바이스에 표시된 무선 충전 효율 및 빔 패턴 분석 정보에 기반하여 도심 항공 모빌리티의 이동 방향을 결정하고, 결정된 이동 방향에 따라 스마트키의 주행 제어 버튼을 선택하여 무선 전력 송수신 패드에 대한 2차 정렬을 제어할 수 있다.

도심 항공 모빌리티는 2차 정렬에 따라 산출된 무선 충전 효율을 소정 기준치와 비교할 수 있다(S680).

비교 결과, 무선 충전 효율이 소정 기준치를 초과한 경우, 도심 항공 모빌리티는 2차 정렬이 성공적으로 완료된 것으로 판단하여, 고전력 충전을 개시할 수 있다(S690). 여기서, 고전력 충전 동안, 도심 항공 모빌리티는 배터리 충전에 필요한 충분한 전력을 수신할 수 있다.

상기 680 단계의 비교 결과, 무선 충전 효율이 소정 기준치를 이하인 경우, 도심 항공 모빌리티는 상술한 650 단계로 진입하여 2차 정렬 과정을 재수행할 수 있다.

도 7은 또 다른 실시 예에 따른 도심 항공 모빌리티의 무선 충전을 위한 정위치 정렬 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 7을 참조하면, 도심 항공 모빌리티는 구비된 GPS 수신기를 통해 수신된 GNSS(Global Navigation Satellite System) 신호에 기반하여 도심 항공 모빌리티의 위치를 측정할 수 있다(S710).일 예로, 도심 항공 모빌리티는 GPS 수신기 외에 별도의 고정 기준국으로부터 수신된 정보를 GPS 수신 정보와 융합하는 DGPS(Differential Global Positioning System) 또는 RTK(Real Time Kinematic) 기술 등을 이용하여 위치 정보를 보정함으로써, cm 급의 보다 높은 정밀도의 위치 정보를 획득할 수 있다. 또한, 도심 항공 모빌리티는 DGPS(Differential Global Positioning System) 또는 RTK(Real Time Kinematic) 기술에서 발생되는 오차를 소프트웨어적인 방법으로 완화하거나 주행계, 가속도계 및 자이로스코프 등의 관성 항법 센서의 센싱 정보를 융합하여 보다 높은 정밀도의 도심 항공 모빌리티 위치 정보를 획득할 수도 있다. 다른 일 예로, 도심 항공 모빌리티는 동적 지도 정보를 제공하는 LDM(Local Dynamic Map) 등의 정밀 전자 지도를 이용하여 카메라 영상 및 라이다 센서로 탐지된 도로 및 랜드마크를 지도상의 위치와 매핑시키는 맵매칭 방식으로 GNSS 수신 정보를 보정함으로써 측위의 정확도를 향상시킬 수도 있다.

도심 항공 모빌리티는 공급 디바이스와의 무선 통신을 통해 공급 디바이스의 위치 정보를 획득할 수 있다(S720). 여기서, 공급 디바이스의 위치 정보는 공급 디바이스에 구비된 무선 전력 송신 패드에 상응하는 위치 정보일 수 있으며, 높은 정밀도로 사전 측정되어 공급 디바이스의 내부 메모리에 유지될 수 있다.

도심 항공 모빌리티는 측정된 자신의 위치 정보 및 공급 디바이스의 위치 정보를 기반으로 자율 주행하여 공급 디바이스로 이동 후 정차할 수 있다(S730).

도심 항공 모빌리티는 정차 후 무선 전력 송수신 패드의 1차 정렬을 수행할 수 있다(S740).

도심 항공 모빌리티는 1차 정렬 완료 후 공급 디바이스와 무선 통신 링크를 설정한 후 저전력 충전을 개시할 수 있다(S750). 여기서, 저전력 충전은 도심 항공 모빌리티의 배터리 충전에 요구되는 전력 이하의 전력으로 공급 디바이스가 무선 전력을 전송하는 것을 의미할 수 있다. 일 예로, 저전력 충전 동안 공급 디바이스는 충전 디바이스의 동작에 필요한 전력만을 공급할 수 있다.

도심 항공 모빌리티는 공급 디바이스로부터 수신되는 무선 전력에 기반하여 무선 충전 효율 산출 및 빔 패턴 분석을 수행할 수 있다(S760).

도심 항공 모빌리티는 산출된 무선 충전 효율 및 분석된 빔 패턴에 기반하여 무선 전력 송수신 패드의 2차 정렬을 수행할 수 있다(S770).

도심 항공 모빌리티는 2차 정렬에 따라 산출된 무선 충전 효율을 소정 기준치와 비교할 수 있다(S780).

비교 결과, 무선 충전 효율이 소정 기준치를 초과한 경우, 도심 항공 모빌리티는 2차 정렬이 성공적으로 완료된 것으로 판단하여, 고전력 충전을 개시할 수 있다(S790). 여기서, 고전력 충전 동안, 도심 항공 모빌리티는 배터리 충전에 필요한 충분한 전력을 수신할 수 있다.

상기 780 단계의 비교 결과, 무선 충전 효율이 소정 기준치를 이하인 경우, 도심 항공 모빌리티는 상술한 760 단계로 진입하여 2차 정렬 과정을 재수행할 수 있다.

도 8은 또 다른 실시 예에 따른 도심 항공 모빌리티의 무선 충전을 위한 정위치 정렬 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 8을 참조하면, 도심 항공 모빌리티는 구비된 GPS 수신기를 통해 수신된 GNSS(Global Navigation Satellite System) 신호에 기반하여 도심 항공 모빌리티의 위치를 측정할 수 있다(S810).일 예로, 도심 항공 모빌리티는 GPS 수신기 외에 별도의 고정 기준국으로부터 수신된 정보를 GPS 수신 정보와 융합하는 DGPS(Differential Global Positioning System) 또는 RTK(Real Time Kinematic) 기술 등을 이용하여 위치 정보-즉, GSP (X,Y) 좌표 정보-를 보정함으로써, cm 급의 보다 높은 정밀도의 위치 정보를 획득할 수 있다. 또한, 도심 항공 모빌리티는 DGPS(Differential Global Positioning System) 또는 RTK(Real Time Kinematic) 기술에서 발생되는 오차를 소프트웨어적인 방법으로 완화하거나 주행계, 가속도계 및 자이로스코프 등의 관성 항법 센서의 센싱 정보를 융합하여 보다 높은 정밀도의 도심 항공 모빌리티 위치 정보를 획득할 수도 있다. 다른 일 예로, 도심 항공 모빌리티는 동적 지도 정보를 제공하는 LDM(Local Dynamic Map) 등의 정밀 전자 지도를 이용하여 카메라 영상 및 라이다 센서로 탐지된 도로 및 랜드마크를 지도상의 위치와 매핑시키는 맵매칭 방식으로 GNSS 수신 정보를 보정함으로써 측위의 정확도를 향상시킬 수도 있다.

도심 항공 모빌리티는 공급 디바이스와의 무선 통신을 통해 공급 디바이스의 위치 정보를 획득할 수 있다(S820). 여기서, 공급 디바이스의 위치 정보는 공급 디바이스에 구비된 무선 전력 송신 패드에 상응하는 위치 정보일 수 있으며, 높은 정밀도로 사전 측정되어 공급 디바이스의 내부 메모리에 유지될 수 있다.

도심 항공 모빌리티는 측정된 자신의 위치 정보 및 공급 디바이스의 위치 정보를 기반으로 자율 주행하여 공급 디바이스로 이동한 후 정차하여 사용자 디바이스 및 스마트키와 페어링할 수 있다(S830).

도심 항공 모빌리티는 정차 후 무선 전력 송수신 패드의 1차 정렬을 수행할 수 있다(S840).

도심 항공 모빌리티는 1차 정렬 완료 후 공급 디바이스와 무선 통신 링크를 설정한 후 저전력 충전을 개시할 수 있다(S850). 여기서, 저전력 충전은 도심 항공 모빌리티의 배터리 충전에 요구되는 전력 이하의 전력으로 공급 디바이스가 무선 전력을 전송하는 것을 의미할 수 있다. 일 예로, 저전력 충전 동안 공급 디바이스는 충전 디바이스의 동작에 필요한 전력만을 공급할 수 있다.

도심 항공 모빌리티는 공급 디바이스로부터 수신되는 무선 전력에 기반하여 무선 충전 효율 산출 및 빔 패턴 분석을 수행할 수 있다(S860).

도심 항공 모빌리티는 산출된 무선 충전 효율 및 분석된 빔 패턴에 대한 정보를 페어링된 사용자 디바이스로 전송할 수 있다(S870). 여기서, 도심 항공 모빌리티와 사용자 디바이스는 V2X 통신을 통해 정보를 교환할 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 다른 실시 예로, 블루투스 통신, 와이파이 통신 등을 통해 정보를 교환할 수도 있다.

도심 항공 모빌리티는 페어링된 스마트키로부터 수신되는 제어 신호에 기반하여 무선 전력 송수신 패드에 대한 2차 정렬을 수행할 수 있다(S880). 일 예로, 사용자는 사용자 디바이스에 표시된 무선 충전 효율 및 빔 패턴 분석 정보에 기반하여 도심 항공 모빌리티의 최적 이동 방향을 결정하고, 결정된 최적 이동 방향에 따라 스마트키의 주행 제어 버튼을 선택하여 무선 전력 송수신 패드에 대한 2차 정렬을 제어할 수 있다. 여기서, 2차 정렬의 이동 단위는 1cm로 설정될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 당업자의 설계 및 요구되는 무선 충전 효율 등에 따라 적응적으로 설정될 수 있다.

도심 항공 모빌리티는 2차 정렬에 따라 산출된 무선 충전 효율을 소정 기준치와 비교할 수 있다(S890).

비교 결과, 무선 충전 효율이 소정 기준치를 초과한 경우, 도심 항공 모빌리티는 2차 정렬이 성공적으로 완료된 것으로 판단하여, 고전력 충전을 개시할 수 있다(S8950). 여기서, 고전력 충전 동안, 도심 항공 모빌리티는 배터리 충전에 필요한 충분한 전력을 수신할 수 있다.

상기 890 단계의 비교 결과, 무선 충전 효율이 소정 기준치를 이하인 경우, 도심 항공 모빌리티는 상술한 860 단계로 진입하여 2차 정렬 과정을 재수행할 수 있다.

도 9a는 또 다른 실시 예에 따른 도심 항공 모빌리티의 무선 충전을 위한 정위치 정렬 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 9a를 참조하면, 도심 항공 모빌리티는 공급 디바이스의 위치 정보를 획득할 수 있다(S911). 여기서, 공급 디바이스의 위치 정보는 도심 항공 모빌리티의 충전 요청에 따라 무선 통신을 통해 공급 디바이스 또는 공급 디바이스를 관리하는 도심 항공 모빌리티 관제 센터로부터 수신될 수 있다. 일 예로, 위치 정보는 GPS 좌표 정보일 수 있다.

도심 항공 모빌리티는 획득된 위치 정보에 기반하여 공급 디바이스로 이동할 수 있다(S921). 일 예로, 도심 항공 모빌리티는 자율 주행을 통해 공급 디바이스로 이동할 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 운전자 제어 또는 외부 사용자 기기와의 연동을 통해 공급 디바이스로 이동할 수 있다.

도심 항공 모빌리티는 공급 디바이스와의 거리가 제1 거리 이내로 진입한 것에 기반하여 공급 디바이스의 센서 신호를 감지할 수 있다(S931). 여기서, 센서 신호는 공급 디바이스에 구비된 초음파 센서로부터 출력되는 신호일 수 있으며, 도심 항공 모빌리티는 구비된 초음파 감지 센서를 이용하여 공급 디바이스의 초음파 신호를 감지할 수 있다. 일 예로, 제1 거리는 GPS 좌표의 정밀도에 기반하여 결정될 수 있다.

도심 항공 모빌리티는 감지된 센서 신호를 기초로 공급 디바이스로 이동 후 정차하여 제1 전력으로 무선 충전을 수행할 수 있다(제1 충전 단계)(S941). 여기서, 제1 충전 단계에서는 실제적인 배터리 충전이 이루어지지 않을 수 있다. 일 예로, 제1 전력은 도심 항공 모빌리티에 구비된 충전 디바이스의 동작에 필요한 전력으로 설정될 수 있다.

도심 항공 모빌리티는 제1 충전 중 무선 충전 효율 및/또는 빔 패턴을 산출 및/또는 분석할 수 있다(S951).

도심 항공 모빌리티는 산출된 무선 충전 효율 및/또는 빔 패턴에 기반하여 미세 정렬을 수행할 수 있다(S961). 여기서, 미세 정렬은 공급 디바이스에 장착된 무선 전력 송신 패드와 도심 항공 모빌리티에 장착된 무선 전력 수신 패드 사이의 거리를 소정 cm 단위로 조정하는 동작을 의미할 수 있다. 실시 예에 따른 미세 정렬은 도심 항공 모빌리티의 자율 주행을 통해 수행될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 상술한 실시 예들에서와 같이, 외부 사용자 기기-예를 들면, 사용자 디바이스(스마트폰)과 스마트키 등-와의 연동을 통해 수행될 수도 있다.

도심 항공 모빌리티는 무선 충전 효율을 소정 기준치와 비교할 수 있다(S971).

도심 항공 모빌리티는 무선 충전 효율이 소정 기준치를 초과한 것에 기반하여 제2 전력으로 무선 충전을 수행할 수 있다(제2 충전 단계)(S981). 제2 충전 단계에서 도심 항공 모빌리티는 공급 디바이스로부터 수신된 제2 전력을 이용하여 구비된 배터리를 충전시킬 수 있다.

상기한 971 단계의 비교 결과, 무선 충전 효율이 소정 기준치 이하인 경우, 도심 항공 모빌리티는 상술한 951 단계로 진입하여 미세 정렬을 재수행할 수 있다.

상기 제1 내지 2 전력은 전자기 유도 방식 또는 전자기 공진 방식을 통해 상기 공급 디바이스가 전송한 무선 교류 전력이고, 제2 전력은 제1 전력보다 크게 설정될 수 있다.

본 발명은 미세 정렬이 완료되기 전까지 저전력 충전을 수행함으로써, 불필요한 전력 낭비를 효과적으로 차단할 수 있는 장점이 있다.

상술한 도 9a의 실시 예에서, 도심 항공 모빌리티는 감지된 센서 신호를 기초로 공급 디바이스로 이동 중 구비된 전방 카메라의 영상을 분석하여 공급 디바이스의 좌/우 차선을 감지하고, 감지된 좌/우 차선까지의 거리에 기반하여 횡방향 정렬을 더 수행할 수도 있다. 또한, 도심 항공 모빌리티는 정차 후 구비된 후방 카메라의 영상을 분석하여 공급 디바이스의 후방 차선을 감지하고, 감지된 후방 차선에 기반하여 종방향 정렬을 더 수행할 수도 있다.

도 9b는 또 다른 실시 예에 따른 도심 항공 모빌리티의 무선 충전을 위한 정위치 정렬 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 9b를 참조하면, 도심 항공 모빌리티는 GPS 수신기 고장 및(또는) GPS 음영 지역인지 여부를 판단할 수 있다(S910). 여기서, GPS 음영 지역은 GPS 신호 수신 레벨이 기준치 이하이거나 위치 측정이 불가하거나, 측위 정밀도가 기준치 이하인 경우 등을 포함할 수 있다.

판단 결과, GPS 수신기 고장 및(또는) GPS 음영 지역인 경우, 도심 항공 모빌리티는 카메라 고장 및(또는) 카메라 사용이 불가한 상태인지를 판단할 수 있다(S920). 여기서, 카메라 사용이 불가한 상태는 악천후 상황, 야간 상황 등으로 카메라 영상 분석을 통해 장애물, 랜드마크, 차선 등의 특정 객체를 분류할 수 없는 상태를 포함할 수 있다.

판단 결과, 카메라 고장 및(또는) 카메라 사용이 불가한 상태인 경우, 도심 항공 모빌리티는 공급 디바이스로 초음파 센서 구동을 요청할 수 있다(S930). 이때, 공급 디바이스는 초음파 센서 구동 요청에 따라 초음파 센서를 구동하여 초음파 신호를 송출할 수 있다.

도심 항공 모빌리티는 감지된 초음파 신호에 기반하여 공급 디바이스의 위치를 측정할 수 있다(S940).

도심 항공 모빌리티는 측정된 공급 디바이스의 위치 정보를 기반으로 자율 주행을 수행하여 공급 디바이스로 이동 후 정차할 수 있다(S950).

이후, 도심 항공 모빌리티는 상술한 도 7의 740 단계 내지 790 단계를 수행하거나 사용자 디바이스 및 스마트키와 페어링한 후 상술한 도 8의 840 단계 내지 895 단계를 수행할 수 있다.

상기 910 단계의 판단 결과, GPS 수신기 고장 및 GPS 음영 지역이 아닌 경우, 도심 항공 모빌리티는 상술한 도 7 또는 도 8의 실시 예를 수행할 수 있다.

상기 920 단계의 판단 결과, 카메라 고장 및 카메라 사용이 불가한 상황이 아닌 경우, 도심 항공 모빌리티는 상술한 도 6의 실시 예를 수행할 수 있다.

도 10은 실시 예에 따른 도심 항공 모빌리티의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

도 10을 참조하면, 도심 항공 모빌리티(1000)은 차량 제어 유닛(VCU(Vehicle Control Unit), 1010), 센서(1020), GPS 수신기(1030), 배터리(920), 통신 단말(1040), 출력 장치(1050), 전자 제어 장치(ECU(Electric Control Unit), 1060), 메모리(1070), 충전 디바이스(1080) 및 배터리(1090)중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.

VCU(1010)는 도심 항공 모빌리티(1000)의 전체적인 동작 및 입출력을 제어할 수 있다. VCU(1010)는 도심 항공 모빌리티(1000)의 실시간 동작 상태를 모니터링하고, 외부 UAM 관제 센터, 버티 포트 등과 상태 정보를 교환할 수 있다.

센서(1020)는 카메라(1021), 초음파 감지 센서(1022) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, SPAS(Smart Parking Assistance System) 센서, 라이다, 레이다 및 관성 측정 센서 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 실시 예에 따른 카메라(1021)는 SVM 카메라를 포함할 수 있다. 여기서, SVM 카메라는 전방 카메라, 좌/우 측방 카메라, 후방 카메라 및 하방 카메라 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

VCU(1010)는 UAM 내부 통신망을 통해 하부 모듈로부터 각종 센싱 정보 및 상태 정보를 수집할 수 있으며, 센싱 정보 및 상태 정보에 기반하여 특정 제어가 필요한 경우, 해당 하부 모듈에 제어 명령을 전송할 수 있다. 여기서, 하부 모듈은 센서(1020), 통신 단말(1040), 출력 장치(1050), ECU(1060), 충전 디바이스(1080) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

여기서, UAM 내부 통신망은 CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), FlexRay, MOST(Media Oriented Systems Transport) 통신망 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

VCU(1010)는 통신 단말(1040)을 통해 외부 장치-일 예로, 사용자 디바이스(1091), 스마트키(1092), UAM 관제 센터(1093) 및 공급 디바이스(10) 중 적어도 하나와 통신을 수행할 수 있다.

통신 단말(1040)은 4G/5G 상용 이동 통신망으로의 접속을 위한 제1 통신 모듈, 근거리 무선 통신을 위한 제2 통신 모듈, 항공 음성 통신망으로의 접속을 위한 제3 통신 모듈, RF 통신을 위한 제3 통신 모듈 등이 탑재될 수 있다. 일 예로, 통신 단말(1040)은 제1 내지 3 통신 모듈 중 적어도 하나를 이용하여 사용자 디바이스(1091), UAM 관제 센터(1093), 다른 도심 항공 모빌리티의 통신 단말, 공급 디바이스(10) 등과 통신을 수행할 수 있다. 통신 단말(1040)은 제4 통신 모듈을 통해 미세 정렬을 위해 스마트키(1092)로부터 수신되는 RF 제어 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 RF 제어 신호는 VCU(1010)로 전달될 수 있다.

출력 장치(1050)는 디스플레이, 스피커, 진동 모듈 등을 포함할 수 있다.

ECU(1060)는 조향 시스템, 구동 시스템, 제동 시스템, 수직 이착륙 시스템, 항법 제어 시스템, 배터리 관리 시스템 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 여기서, 구동 시스템은 육상 주행을 위한 모터를 구동시키는 주행 구동 시스템과 공중 비행을 위한 모터를 구동시키는 비행 구동 시스템을 포함하여 구성될 수 있다.

충전 디바이스(1080)는 공급 디바이스(1400)로부터 무선 전력을 수신하여 배터리(1090)를 충전시킬 수 있다. 또한, 충전 디바이스(1080)는 다른 도심 항공 모빌리티에 장착된 충전 디바이스와 연동하여 무선 전력을 수신하거나 전송할 수 있다. 충전 디바이스(1080) 및 공급 디바이스(10)의 세부 구성 및 동작은 상술한 설명으로 대체한다.

메모리(1070)는 도심 항공 모빌리티(1000)의 동작에 필요한 각종 소프트웨어 /펌웨어, 각종 파라메터 설정 정보가 유지될 수 있다. 특히, 메모리(1070)에는 기계 학습을 위한 각종 소프트웨어 엔진이 탑재될 수 있다.

또한, 상술한 실시 예들 중 도심 항공 모빌리티에서 수행되는 동작들은 VCU(1010)의 제어에 따라 수행될 수 있으며, VCU(1010)의 세부 동작은 상술한 도 5 내지 9의 설명으로 대체한다.

도 11은 실시 예에 따른 도심 항공 모빌리티의 무선 충전을 위한 정위치 정렬 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 11을 참조하면, 도심 항공 모빌리티는 전방 카메라 영상을 분석하여 충전 스테이션의 차선 정보를 획득할 수 있다. 여기서, 차선 정보는 전방 차선 정보, 우측 차선 정보 및 좌측 차선 정보를 포함할 수 있다.

도심 항공 모빌리티는 획득된 차선 정보에 기반하여 공급 디바이스까지의 거리를 산출할 수 있다.

도심 항공 모빌리티는 좌/우 차선 정보에 기반하여 횡방향 정렬 제어를 수행한 후, 산출된 공급 디바이스까지의 거리에 기반하여 공급 디바이스로 이동할 수 있다.

도심 항공 모빌리티는 공급 디바이스로의 이동이 완료되면, 정차 후 무선 전후방 카메라 영상을 분석하여 후방 차선의 위치를 감지하고, 감지된 후방 차선의 위치에 기반하여 종방향 정렬 제어를 수행할 수 있다.

도심 항공 모빌리티는 종방향 정렬 제어가 완료된 것에 기반하여 공급 디바이스와 통신을 연결한 후 공급 디바이스로부터 무선 전력를 수신하여 충전을 개시할 수 있다. 이때, 도심 항공 모빌리티는 초기 전송 전력의 세기에 대한 정보를 공급 디바이스로부터 인밴드 또는 아웃오브밴드 통신을 통해 수신할 수 있다.

실시 예에 따른 도심 항공 모빌리티의 충전 디바이스는 수신 전력의 세기 및 공급 디바이스로부터 획득된 초기 전송 전력의 세기에 기반하여 무선 충전 효율을 산출할 수 있다. 또한, 도심 항공 모빌리티는 무선 전력 수신 패드를 통해 수신되는 무선 전력에 대한 빔 패턴을 분석할 수도 있다.

실시 예에 따른 도심 항공 모빌리티는 산출된 충전 효율에 대한 정보 및 분석된 빔 패턴에 대한 정보를 사전 페어링된 사용자 디바이스로 전송할 수 있다.

사용자는 사용자 디바이스에 표시된 충전 효율 및 빔 패턴에 기반하여 도심 항공 모빌리티의 미세 정렬 방향을 결정하고, 스마트키에 구비된 방향 제어 버튼-예를 들면, 전/후/좌/우 버튼-을 이용하여 도심 항공 모빌리티의 위치를 미세 조정할 수 있다. 스마트키를 이용한 미세 정렬은 무선 충전 효율이 미리 설정된 기준치에 도달될 때까지 반복 수행될 수 있다.

실시 예에 다른 도심 항공 모빌리티는 구비된 GPS 수신기를 통해 수신된 신호에 기반하여 자신의 현재 위치 정보-즉, GPS 좌표 정보-를 획득하고, 공급 디바이스의 위치 정보-예를 들면, 공급 디바이스의 GPS 좌표 정보-를 무선 통신을 통해 수신할 수도 있다. 이 경우, 도심 항공 모빌리티는 자신의 현재 위치 정보와 공급 디바이스의 위치 정보에 기반하여 자율 주행을 수행하여 공급 디바이스로 이동할 수 있다. 도심 항공 모빌리티는 공급 디바이스로의 이동하여 무선 전력 송수신 패드 사이의 1차 정렬이 완료된 경우, 상술한 바와 같이, 무선 충전 효율을 산출하고 및 빔 패턴을 분석할 수 있다. 도심 항공 모빌리티는 산출된 무선 충전 효율이 소정 기준치에 도달할 때까지 자율 주행하여 무선 전력 송수신 패드 사이의 2차 정렬을 수행할 수 있다. 도심 항공 모빌리티는 2차 정렬이 완료된 경우, 수신된 무선 전력을 이용하여 구비된 배터리 충전을 시작할 수 있다.

실시 예에 다른 도심 항공 모빌리티는 구비된 센서들의 구동 상태에 기반하여 적응적으로 무선 전력 송수신 패드의 정위치 정렬을 위한 센서의 종류를 결정할 수도 있다. 일 예로, 카메라의 구동 상태가 정상이 아닌 경우, 도심 항공 모빌리티는 GPS 수신기를 이용할 수 있다. 다른 일 예로, GPS 수신기의 구동 상태가 정상이 아닌 경우, 도심 항공 모빌리티는 카메라를 이용할 수 있다. 또 다른 일 예로, GPS 수신기 및 카메라의 구동 상태가 모두 정상이 아닌 경우, 도심 항공 모빌리티는 초음파 감지 센서를 이용할 수 있다. 물론, 도심 항공 모빌리티는 센서들의 구동 상태에 따라 복수의 센서들을 융합하여 무선 전력 송수신 패드의 정위치 정렬을 수행할 수도 있다. 일 예로, 카메라, GPS 수신기 및 초음파 감지 센서 중 적어도 두 개를 융합하여 보다 정밀한 위치 정보를 획득함으로써, 무선 전력 송수신 패드의 정위치 정렬이 수행할 수 있다.

이상의 실시 예에서는 도심 항공 모빌리티에 장착되는 센서 및 수신기의 종류가 카메라, GPS 수신기 및 초음파 감지 센서인 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 다른 실시 예는 라이다, 레이다, 관성 측정 센서 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 수직 이착륙이 가능한 도심 항공 모빌리티의 무선 충전을 위한 정위치 정렬 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 12를 참조하면, 수직 이착륙이 가능한 도심 항공 모빌리티(1000)는 비행 중 자신의 위치 정보가 포함된 충전 요청 신호를 UAM 관제 센터(1093)에 요청하여, 가용한 버티 포트(1110)의 위치 정보를 UAM 관제 센터(1093)로부터 획득할 수 있다. UAM 관제 센터(1093)는 도심 항공 모빌리티(1000)의 현재 위치에 상응하여 가용한 최적의 공급 디바이스(10)를 식별하고, 식별된 공급 디바이스(10)에 상응하는 버티 포트 위치 정보를 도심 항공 모빌리티(1000)에 제공할 수 있다.

도심 항공 모빌리티(1000)는 버티 포트(1110)의 위치 정보에 따라 자율 비행을 수행하여 버티 포트(1110)로 이동할 수 있다.

도심 항공 모빌리티(1000)는 버티 포트(1110)로의 이동이 완료된 경우, 구비된 하방 카메라 영상을 분석하여 버티 포트(1110)의 일측에 배치된 무선 전력 송신 패드(1112)의 위치를 식별할 수 있다.

도심 항공 모빌리티(1000)는 식별된 무선 전력 송신 패드(1112)의 위치에 기반하여 구비된 무선 전력 수신 패드(1130)와 무선 전력 송신 패드(1112)를 수평 방향으로 정렬 제어할 수 있다. 이때, 수평 방향 정렬은 비행 상태에서 수행될 수 있다.

도심 항공 모빌리티(1000)는 수평 방향 정렬이 완료된 경우, 1차 수직 방향 정렬을 수행하여 무선 전력 수신 패드(1130)와 무선 전력 송신 패드(1112) 사이의 거리를 제1 거리 이내로 유지시킬 수 있다.

도심 항공 모빌리티(1000)는 무선 전력 수신 패드(1130)와 무선 전력 송신 패드(1112) 사이의 거리가 제1 거리 이내로 진입한 것에 기반하여 비행을 종료하고, 공급 디바이스(10)와 통신을 연결하여, 저전력 충전을 개시할 수 있다.

도심 항공 모빌리티(1000)는 저전력 충전 중 무선 충전 효율을 산출할 수 있다. 도심 항공 모빌리티(1000)는 산출된 무선 충전 효율이 소정 기준치에 도달할 때까지 미리 설정된 한계 거리 이내로 2차 수직 정렬을 수행할 수 있다.

2차 수직 정렬이 완료된 경우, 도심 항공 모빌리티(1000)는 고전력 충전을 개시하여 배터리를 충전할 수 있다.

실시 예에 따른 2차 수직 정렬은 무선 전력 수신 패드(1130) 및(또는) 무선 전력 송신 패드(1112)가 각각에 구비된 구동 모터를 통해 수직 방향으로 이동하도록 제어할 수 있다.

본 명세서에 개시된 실시 예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리 및/또는 스토리지)에 상주할 수도 있다.

예시적인 저장 매체는 프로세서에 커플링되며, 그 프로세서는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

도심 항공 모빌리티에서의 무선 충전 방법에 있어서,
구비된 적어도 하나의 센서의 상태를 진단하는 단계;
상기 진단 결과에 기반하여 무선 통신을 통해 공급 디바이스의 센서 구동을 요청하는 단계;
상기 공급 디바이스의 센서 신호를 감지하여 공급 디바이스의 위치를 측정하는 단계;
상기 측정된 공급 디바이스의 위치를 기반으로 상기 공급 디바이스로 이동 후 정차하는 단계;
무선 충전을 위해 무선 전력 송수신 패드 정렬을 수행하는 단계; 및
상기 정렬이 완료된 것에 기반하여 무선 충전을 수행하는 단계
를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 진단 결과, 상기 도심 항공 모빌리티에 구비된 모든 센서가 정상이 아닌 것에 기반하여, 상기 공급 디바이스의 센서 구동을 요청하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 진단 결과, 상기 도심 항공 모빌리티에 구비된 상기 적어도 하나의 센서가 정상인 것에 기반하여, 상기 정상인 적어도 하나의 센서를 이용하여 상기 공급 디바이스로 이동 후 상기 정렬을 수행하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 공급 디바이스에 의해 구동되는 센서는 초음파 센서인, 방법.
제1항에 있어서,
상기 도심 항공 모빌리티에 구비된 적어도 하나의 센서는 카메라, GPS 수신기 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
제5항에 있어서,
상기 진단 결과, 상기 카메라가 정상인 것에 기반하여,
전방 카메라 영상을 분석하여 상기 공급 디바이스의 전방 차선을 감지하는 단계;
상기 감지된 전방 차선에 기반하여 상기 공급 디바이스까지의 거리를 산출하는 단계; 및
상기 산출된 거리에 기반하여 상기 공급 디바이스로 이동하는 단계
를 더 포함하는, 방법.
제6항에 있어서,
상기 공급 디바이스까지의 거리가 제1 거리 이내로 진입한 경우, 상기 전방 카메라 영상을 분석하여 상기 공급 디바이스의 좌/우 차선을 감지하는 단계; 및
상기 감지된 좌/우 차선까지의 거리에 기반하여 횡방향 정렬이 수행하는 단계
를 더 포함하는, 방법.
제7항에 있어서,
상기 공급 디바이스까지의 거리가 제2 거리 이내로 진입한 경우, 후방 카메라 영상을 분석하여 후방 차선을 감지하는 단계; 및
상기 감지된 후방 차선에 기반하여 상기 종방향 정렬을 수행되는 단계
를 더 포함하고, 상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 짧은, 방법.
제1항에 있어서,
상기 무선 충전을 위해 무선 전력 송수신 패드 정렬을 수행하는 단계는,
상기 정차 후 상기 공급 디바이스와의 전력 협상을 통해 제1 무선 전력을 수신하는 제1 충전 단계;
상기 제1 충전 중 무선 충전 효율을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 무선 충전 효율에 기반하여 상기 공급 디바이스에 장착된 무선 전력 송신 패드와 상기 도심 항공 모빌리티에 장착된 무선 전력 수신 패드 사이의 미세 정렬을 수행하는 단계
를 포함하는, 방법.
제9항에 있어서,
상기 무선 충전 효율이 소정 기준치를 초과한 것에 기반하여 상기 미세 정렬을 완료하는 단계; 및
상기 미세 정렬이 완료된 것에 기반하여 상기 공급 디바이스로부터 제2 무선 전력을 수신하는 제2 충전 단계
를 포함하고, 상기 제1 무선 전력은 상기 제2 무선 전력보다 작고, 상기 수신된 제2 무선 전력을 이용하여 상기 도심 항공 모빌리티에 구비된 배터리가 충전되는, 방법.
제9항에 있어서,
상기 제1 충전 중 빔 패턴을 분석하는 단계를 더 포함하고, 상기 분석된 빔 패턴에 더 기반하여 상기 미세 정렬이 수행되는, 방법.
적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서가 무선 통신을 통해 공급 디바이스와 연동되는 도심 항공 모빌리티에서 무선 충전 동작들을 수행하게 하는 명령을 포함하는 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램을 저장하는 비휘발성 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 있어서,
상기 동작들은,
구비된 적어도 하나의 센서의 상태를 진단하는 단계;
상기 진단 결과에 기반하여 무선 통신을 통해 공급 디바이스의 센서 구동을 요청하는 단계;
상기 공급 디바이스의 센서 신호를 감지하여 공급 디바이스의 위치를 측정하는 단계;
상기 측정된 공급 디바이스의 위치에 기반하여 상기 공급 디바이스로 이동 후 정차하는 단계;
무선 충전을 위해 무선 전력 송수신 패드 정렬을 수행하는 단계; 및
상기 정렬이 완료된 것에 기반하여 무선 충전을 수행하는 단계
를 포함하는, 저장 매체.
무선 충전 기능이 탑재된 도심 항공 모빌리티에 있어서,
센서; 및
외부 장치와의 통신을 수행하는 통신 단말;
상기 도심 항공 모빌리티의 운항 및 이동을 제어하는 전자 제어 유닛;
충전 가능한 배터리;
무선 전력 수신 패드를 통해 수신된 전력을 변환하여 상기 배터리를 충전하는 충전 디바이스; 및
상기 센서, 상기 통신 단말 및 상기 충전 디바이스를 제어하는 차량 제어 유닛을 포함하되,
상기 차량 제어 유닛이 상기 센서의 상태를 진단하고, 상기 진단 결과에 기반하여 상기 통신 단말을 통해 공급 디바이스의 센서 구동을 요청하고, 상기 공급 디바이스의 센서 신호를 감지하여 상기 공급 디바이스의 위치를 측정하고, 상기 측정된 공급 디바이스의 위치를 기반으로 상기 전자 제어 유닛을 제어하여 상기 공급 디바이스로 이동 후 정차하고, 무선 충전을 위해 무선 전력 송수신 패드 정렬을 수행하고, 상기 정렬이 완료된 것에 기반하여 상기 충전 디바이스를 제어하여 무선 충전을 수행하는, 도심 항공 모빌리티.
제13항에 있어서,
상기 진단 결과, 상기 도심 항공 모빌리티에 구비된 모든 센서가 정상이 아닌 것에 기반하여, 상기 차량 제어 유닛이 상기 공급 디바이스의 센서 구동을 요청하는, 도심 항공 모빌리티.
제13항에 있어서,
상기 진단 결과, 상기 도심 항공 모빌리티에 구비된 적어도 하나의 상기 센서가 정상인 것에 기반하여, 상기 차량 제어 유닛이 상기 정상인 적어도 하나의 센서를 이용하여 상기 공급 디바이스로 이동시킨 후 상기 정렬을 수행하는, 도심 항공 모빌리티.
제13항에 있어서,
상기 공급 디바이스에 의해 구동되는 센서는 초음파 센서인, 도심 항공 모빌리티.
제13항에 있어서,
상기 도심 항공 모빌리티에 구비되는 센서는 카메라, GPS 수신기 중 적어도 하나를 포함하는, 도심 항공 모빌리티.
제17항에 있어서,
상기 진단 결과, 상기 카메라가 정상인 것에 기반하여,
상기 차량 제어 유닛이 전방 카메라 영상을 분석하여 상기 공급 디바이스의 전방 차선을 감지하고, 상기 감지된 전방 차선에 기반하여 상기 공급 디바이스까지의 거리를 산출하고, 상기 산출된 거리에 기반하여 상기 전자 제어 유닛을 제어하여 상기 도심 항공 모빌리티를 상기 공급 디바이스로 이동시키는, 도심 항공 모빌리티.
제18항에 있어서,
상기 공급 디바이스까지의 거리가 제1 거리 이내로 진입한 것에 기반하여, 상기 차량 제어 유닛은 상기 전방 카메라 영상을 분석하여 상기 공급 디바이스의 좌/우 차선을 감지하고, 상기 감지된 좌/우 차선까지의 거리에 기반하여 횡방향 정렬이 수행하는, 도심 항공 모빌리티.
제19항에 있어서,
상기 공급 디바이스까지의 거리가 제2 거리 이내로 진입한 것에 기반하여, 상기 차량 제어 유닛이 후방 카메라 영상을 분석하여 후방 차선을 감지하고, 상기 감지된 후방 차선에 기반하여 상기 종방향 정렬을 수행하되, 상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 짧은, 도심 항공 모빌리티.
제13항에 있어서,
상기 차량 제어 유닛이 상기 정차 후 상기 공급 디바이스와의 전력 협상을 통해 제1 무선 전력을 수신하는 제1 충전 절차를 수행하고, 상기 제1 충전 절차 수행 중 무선 충전 효율을 산출하고, 상기 산출된 무선 충전 효율에 기반하여 상기 공급 디바이스에 장착된 무선 전력 송신 패드와 상기 도심 항공 모빌리티에 장착된 무선 전력 수신 패드 사이의 미세 정렬을 수행하는, 도심 항공 모빌리티.
제21항에 있어서,
상기 차량 제어 유닛이 상기 무선 충전 효율이 소정 기준치를 초과한 것에 기반하여 상기 미세 정렬을 완료하고, 상기 미세 정렬이 완료된 것에 기반하여 상기 공급 디바이스로부터 제2 무선 전력을 수신하는 제2 충전 절차를 수행하되, 상기 제1 무선 전력은 상기 제2 무선 전력보다 작고, 상기 수신된 제2 무선 전력을 이용하여 상기 도심 항공 모빌리티에 구비된 배터리가 충전되는, 도심 항공 모빌리티.
제22항에 있어서,
상기 차량 제어 유닛이 상기 제1 충전 절차 수행 중 빔 패턴을 더 분석하되, 상기 분석된 빔 패턴에 더 기반하여 상기 미세 정렬이 수행되는, 도심 항공 모빌리티.
무선 전력을 공급하는 공급 디바이스; 및
상기 공급 디바이스로부터 상기 무선 전력을 수신하여 구비된 배터리를 충전하는 도심 항공 모빌리티
를 포함하고,
상기 도심 항공 모빌리티가 구비된 센서의 상태를 진단하고, 상기 진단 결과에 기반하여 구비된 통신 단말을 통해 공급 디바이스의 센서 구동을 요청하고, 상기 공급 디바이스의 센서 신호를 감지하여 상기 공급 디바이스의 위치를 측정하고, 상기 측정된 공급 디바이스의 위치를 기반으로 구비된 전자 제어 유닛을 제어하여 상기 공급 디바이스로 이동 후 정차하고, 무선 충전을 위해 무선 전력 송수신 패드 정렬을 수행하고, 상기 정렬이 완료된 것에 기반하여 구비된 충전 디바이스를 제어하여 무선 충전을 수행하는, 무선 충전 시스템.