KR20230122598A - 근거리 전력 시스템 - Google Patents
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Abstract
근거리 공간 도체 시스템 및 방법은, 모바일 플랫폼(필수적으로 운송 및 로코모션) 무선 전력 공급 및 충전 시스템의 일부로서의 송신기 및 수신기 간의 높은 전자기 (EM) 결합 및 높은 전력 전송 효율이 유지되는 동안 상대적으로 큰 영역 및 볼륨을 커버하도록 구성된다. 연속 신호 도체, 연속 접지 도체(모두 동일 교류 전력 소스에 연결됨) 간의 일정 및 연속 EM 결합은 모바일 플랫폼이 상기 도체의 정렬의 경로를 따라 공진의 간격 없이 전력의 실질적으로 일정한 흐름을 수신하도록 한다.
Description
본원 발명은 일반적으로 무선 전력 전송(wireless power transfer; WPT) 분야에 관한 것으로, 특히, 모바일 플랫폼용 전자기(electromagnetic; EM) 근거리 전력 시스템 분야에 관한 것이다.
무선 충전 시스템 및 방법은 다양한 타입의 에너지 전송, 예컨대 자기 유도, 자기 공진, RF 전력 전송, 초음파 전력 전송 및 광전력 전송을 활용하는 것으로 알려져 있다. 상기 시스템 및 방법은 일반적으로 잘 알려져 있고, 제한되고, 잘 정의되고, 제한된 영역 또는 볼륨 내에서 효율적인 전력 전송을 유지하기 위해 송신기와 수신기 사이의 근접성 및 고도의 정렬을 요구한다.
상기 언급된 공지 시스템 및 발명은 필수적으로 무선 충전 및 전력 거치형 플랫폼에 적응되는데, 육상, 해상, 공중 또는 우주에서 동작하도록 구성되고 동작 상태에 있거나 임의 형태의 수송 제공하는 능력을 특징으로 하는 차량과 같은 모바일 플랫폼에 대한 전력 공급 또는 충전하는 데 특히 적합하지 않다.
해당 기술분야의 일부 솔루션(예를 들어 US10298058)은 하나 이상의 전압 용량 소스를 요구하는 용량성 WPT로 제한되는 동적 동작 전력 전송에 관한 WPT 구조를 논의한다. 반면, 다른 것(예를 들어 US2016/0023557)은 커버리지 영역에 제한된 솔루션을 제공하고, 로코모터(locomotor)를 식별하고 충전 유닛을 동작하는 복합 검출 장치를 요구한다. 또한, 상기 솔루션은 복수의 충전 패드를 사용함으로써 천공(punctured) 및 불연속(un-continuous) 충전을 제공하며, 여기에서, 물리적 제약으로 인해, 상기 충전 패드의 크기 경계 내에서만 전기장 또는 자기장을 방출하도록 제한되며, 따라서 엄격하고 완전한 정렬이 요구된다.
따라서, 신호 및 접지 도체 (송신 요소)와 수신 도체(수신 요소) 사이의 높고, 강하고, 안전하고, 균일하고, 안정적인 전자기 (EM) 결합을 유지하되, 반드시 정렬되지는 않더라도, 넓은 면적 및 볼륨을 커버할 수 있는 단일 소스 및 연속 무선 전력 공급과 충전 시스템 및 방법이 필요하고, 여기서 상기 수신 요소는 신호 및 접지 도체에 대해 동작할 수 있다.
본원 발명은 모바일 무선 전력 공급 및 충전 시스템의 일부로서의 송신기 및 수신기 간의 높은 전자기 (EM) 결합 및 높은 전력 전송 효율이 유지되는 반면, 상대적으로 큰 영역 및 볼륨을 커버하도록 구성된 신규한 근거리 공간 도체 시스템 및 방법을 제공한다. 상기 발명에 따르면, 연속 신호 도체 간의 일정 및 연속 EM 결합, 연속 접지 도체(동일 교류 전력 소스에 연결됨) 및 수신 도체는 모바일 플랫폼이 상기 도체의 배열 경로를 따라 공진 및 결합의 간격 없이 실질적으로 일정한 전력의 흐름을 수신하도록 한다.
본 발명의 다른 장점은 공진 및 결합의 간격 없이 중단되지 않고 실질적으로 일정한 전력의 흐름을 가능케하는 수신기 및 도체 간의 관계가 모바일 플랫폼(상기 모바일 플랫폼은 임의 타입의 로코모터/차량, 자율주행 또는 제어 가능한 것일 수 있고, 지상 또는 지하, 수상 또는 수하, 공중, 우주 등에서 동작 가능하도록 구성될 수 있음)을 가능케 한다는 것이다. 상기 정렬은 탄력적으로 구성될 수도 있음으로써 모바일 플랫폼의 포지션 및 근접성이 전송 도체에 비해 WPT 시스템 구성요소를 수반하는 엄격한 정렬을 요구하지 않는다.
본 발명의 다른 장점은 하나 이상의 모바일 플랫폼은 시스템의 성능을 실질적으로 감소시키지 않음과 동시에, 동일한 연속 도체 어셈블리를 사용하는 동일한 WPT 시스템에 의해 전력 공급될 수 있다는 점이다.
높은 에너지 전송 효율을 달성하기 위해 동일 주파수 내에서 송신 및 수신 안테나 또는 코일이 자체-공진을 갖도록 설계되는 종래기술과 달리, 본 발명에 따른 무선 전력 전송을 위한 공간 공진 시스템은 송신 안테나(연속 도체)와 수신 안테나(수신 도체) 모두에 의해 결정되고 발생하는 공진 주파수를 결정한다.
일 양상에 따르면, 근거리 전력 시스템이 제공되는데, 적어도 하나의 교류 전력 신호 소스, 적어도 하나의 연속 신호 도체로서, 상기 전력 신호 소스로부터 전기 신호를 수신하도록 구성되고 경로를 따라 연장되도록 더 구성됨, 적어도 하나의 연속 접지 도체로서, 상기 전력 신호 소스의 접지와 통신하도록 구성되고 상기 경로를 따라 연장되도록 더 구성됨, 적어도 하나의 수신 도체로서, 적어도 하나의 모바일 플랫폼에 장착되도록 구성됨을 포함하고, 상기 연속 신호 도체는 상기 연속 접지 도체로부터 미리 정의된 거리에 배치되도록 구성됨으로써 지정된 충전 볼륨이 형성되고, 공진은 상기 충전 볼륨 내에서 발생한다.
일부 실시예에 따르면, 충전 볼륨 내의 상기 공진은 상기 연속 신호 및 접지 도체와 수신 도체 사이의 일정 및 연속 EM 결합을 지정한다.
일부 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 교류 전력 신호 소스는 이러한 신호를 생성하도록 구성되는 송신기이다.
일부 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 교류 전력 신호 소스는 상기 수신 도체와 통신함으로써 다른 도체의 기능이 변경된다.
일부 실시예에 따르면, 상기 경로를 따라 상기 연속 신호 및 접지 도체를 분리하는 상기 지정된 거리는 충전 볼륨의 크기를 결정한다.
일부 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 모바일 플랫폼은 무선 충전 볼륨을 생성하는 일정 EM 결합에 의해 상기 수신 도체를 통해 충전되도록 구성된다.
일부 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 모바일 플랫폼은 상기 충전 볼륨 내의 거치형이다.
일부 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 연속 신호 도체는 적어도 2개의 연속 접지 도체 사이에 위치되도록 구성되고, 상기 도체는 상기 경로를 따라 지정된 거리만큼 이격되도록 구성된다.
일부 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및 상기 적어도 하나의 연속 접치 도체는 접지 레벨에 장착되도록 구성된다.
일부 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체는 접지 레벨 아래에 장착되도록 구성된다.
일부 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체는 수직 평면에 장착되도록 구성된다.
일부 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체는 유동 물체에 장착되도록 구성된다.
일부 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체는 50 내지 150 미크론의 두께를 갖는 전도성 물질로 형성되도록 구성된다.
일부 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및/또는 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체는 길쭉 시트 형상이다.
일부 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및/또는 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체는 원형 단면을 갖는다.
일부 실시예에 따르면, 상기 수신 도체는 모바일 플랫폼에 장착되고 상기 수신 도체는 상기 경로를 따라 동작 또는 유동 중에 상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체와 함께 연속 EM 결합을 유지하도록 구성된다.
일부 실시예에 따르면, 상기 수신 도체는 모바일 플랫폼에 장착되고 상기 경로 근처에서 유동하되 반드시 상기 경로를 따라 정렬되지는 않는 동안 상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체와 일정 및 연속 EM 결합을 유지한다.
일부 실시예에 따르면, 상기 수신 도체는 충전 볼륨 내에 유지되는 한 상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체와 일정 및 연속 EM 결합을 유지하도록 구성된다.
일부 실시예에 따르면, 상기 작동하는 일정 및 연속 EM 결합은 높이 제어 수단에 의해 상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체와 함께 유지된다.
일부 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 수신 도체는 상기 모바일 플랫폼의 임의의 섹션에 장착될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 상기 모바일 플랫폼은 상기 경로를 따라 유동하도록 구성된 자율주행 차량이다.
일부 실시예에 따르면, 상기 자율주행 차량은 작동 환경 내에서 유동하도록 구성된 물류 차량이다.
일부 실시예에 따르면, 상기 모바일 플랫폼은 충전 중 완전 작동성(full operability)을 유지하도록 구성된 전기 차량(EV)이다.
일부 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 연속 신호 도체, 또는 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체는 적응형(adaptive) 공진 및 EM 결합 능력을 제공하기 위해 그 길이를 따라 상이한 크기를 갖도록 구성된다.
일부 실시예에 따르면, 상기 상이한 크기는 상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및/또는 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체를 형성하는 적어도 하나의 비병렬(non-parallel) 섹션이다.
일부 실시예에 따르면, 연속 신호 도체 및 연속 접지 도체의 복수 섹션은 상기 경로를 따라 연속적인 방식으로 위치한다.
일부 실시예에 따르면, 상기 EM 공진은 수신 도체를 갖는 모바일 플랫폼이 지정된 충전 볼륨 내에 존재하는 경우에만 생성 가능하다.
일부 실시예에 따르면, 복수의 EM 공진은 수신 도체를 갖는 적어도 2개의 모바일 플랫폼 각각에 대해 생성되고, 상기 경로를 따라 유동한다.
제2 양상에 따르면, 근거리 전력 시스템을 이용하는 방법은, 적어도 하나의 송신기에 의해 생성된 교류 전력 신호를 제공하는 단계; 적어도 하나의 연속 접지 도체가 송신기 접지와 통신하는 동안 적어도 하나의 연속 신호 도체에 교류 전력 신호를 전송하고, 두 도체는 경로를 따라 연장되고 상호 간 미리 정의된 거리에 배치되도록 구성됨으로써, 지정된 충전 볼륨이 형성되는 단계; 적어도 하나의 모바일 플랫폼이 장착되도록 구성된 적어도 하나의 수신 도체를 제공하는 단계; 적어도 하나의 연속 접지 도체 및 수신 도체와 함께 적어도 하나의 연속 신호 도체 간의 전자기(EM) 공진을 형성하고 접지 도체 및 수신 도체와 함께 연속 신호 간의 일정 및 연속 EM 결합을 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 설명은, 도면과 함께, 일부 실시예가 실시될 수 있는 방법을 당업자에게 명백하게 한다. 도면은 예시적인 설명을 위한 것이며 본 발명의 기본적인 이해를 위해 필요한 것보다 더 상세하게 실시예의 구조적 세부 사항을 나타내려는 시도가 없다.
도면:
도 1A 및 1B는 본 발명의 일부 실시예에 따른 WPT 시스템의 일부를 형성하는 연속 도체 어셈블리의 개략도를 구성한다.
도 2A-2H는 본 발명의 일부 실시예에 따른 WPT 시스템의 일부를 형성하는 연속 도체 어셈블리의 다양한 구성의 도체 축선을 따르는 개략도를 구성한다.
도 3A 및 3B는 본 발명의 일부 실시예에 따른 것으로, WPT 시스템의 일부를 형성하는 연속 도체 어셈블리의 다양한 구성의 개략도를 구성한다.
도 4A 및 4B는 본 발명의 일부 실시예에 따른 것으로, WPT 시스템의 일부를 형성하는 연속 도체 어셈블리의 다양한 구성의 개략도를 구성한다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예에 따른 것으로, WPT 시스템의 일부를 형성하는 연속 도체 어셈블리의 다양한 구성의 개략도를 구성한다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예에 따른 것으로, 연속 도체 어셈블리의 구성의 다양한 탑뷰 개략도를 구성하고, 연속 도체 어셈블리를 형성하는 연속 도체 간의 다양한 가능한 관계 및 그러한 구성요소의 식별을 개략적으로 도시한다.
도 7A 및 7B는 본 발명의 일부 실시예에 따른 것으로, WPT 시스템의 일부를 형성하는 수신 도체를 포함하는 모바일 플랫폼의 개략도를 구성한다.
도 7C는 본 발명의 일부 실시예에 따른 것으로, WPT 시스템의 일부를 형성하는 수신 도체의 개략도를 구성한다.
도 8A 및 8B는 본 발명의 일부 실시예에 따른 WPT 시스템의 개략도를 구성한다.
도 9A 및 9B는 본 발명의 일부 실시예에 따른 WPT 시스템의 조감도를 구성한다.
도 10 내지 13은 본 발명의 일부 실시예에 따른, EM 필드 단면 고주파수 시뮬레이션 소프트웨어(High Frequency Simulation Software; HFSS)가 WPT 시스템의 다양한 파라미터 및 관계를 야기한 것을 묘사한다.
도면:
도 1A 및 1B는 본 발명의 일부 실시예에 따른 WPT 시스템의 일부를 형성하는 연속 도체 어셈블리의 개략도를 구성한다.
도 2A-2H는 본 발명의 일부 실시예에 따른 WPT 시스템의 일부를 형성하는 연속 도체 어셈블리의 다양한 구성의 도체 축선을 따르는 개략도를 구성한다.
도 3A 및 3B는 본 발명의 일부 실시예에 따른 것으로, WPT 시스템의 일부를 형성하는 연속 도체 어셈블리의 다양한 구성의 개략도를 구성한다.
도 4A 및 4B는 본 발명의 일부 실시예에 따른 것으로, WPT 시스템의 일부를 형성하는 연속 도체 어셈블리의 다양한 구성의 개략도를 구성한다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예에 따른 것으로, WPT 시스템의 일부를 형성하는 연속 도체 어셈블리의 다양한 구성의 개략도를 구성한다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예에 따른 것으로, 연속 도체 어셈블리의 구성의 다양한 탑뷰 개략도를 구성하고, 연속 도체 어셈블리를 형성하는 연속 도체 간의 다양한 가능한 관계 및 그러한 구성요소의 식별을 개략적으로 도시한다.
도 7A 및 7B는 본 발명의 일부 실시예에 따른 것으로, WPT 시스템의 일부를 형성하는 수신 도체를 포함하는 모바일 플랫폼의 개략도를 구성한다.
도 7C는 본 발명의 일부 실시예에 따른 것으로, WPT 시스템의 일부를 형성하는 수신 도체의 개략도를 구성한다.
도 8A 및 8B는 본 발명의 일부 실시예에 따른 WPT 시스템의 개략도를 구성한다.
도 9A 및 9B는 본 발명의 일부 실시예에 따른 WPT 시스템의 조감도를 구성한다.
도 10 내지 13은 본 발명의 일부 실시예에 따른, EM 필드 단면 고주파수 시뮬레이션 소프트웨어(High Frequency Simulation Software; HFSS)가 WPT 시스템의 다양한 파라미터 및 관계를 야기한 것을 묘사한다.
아래 상세한 설명에서, 수많은 구체적인 디테일이 본 발명의 철처한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 본 발명이 이들 특정 세부사항 없이 실시될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 다른 경우에, 잘 알려진 방법, 절차 및 구성요소, 모듈, 유닛 및/또는 회로는 본 발명을 모호하게 하지 않기 위해 상세하게 설명되지 않았다. 일 실시예에 대해 설명된 일부 특징 또는 요소는 다른 실시예에 대해 설명된 특징 또는 요소와 결합될 수 있다. 명확성을 위해 동일하거나 유사한 기능 또는 요소에 대한 설명은 반복되지 않는다.
본 발명의 실시예는 이에 대해 제한되지 않으나, "컨트롤링", "프로세싱", "컴퓨팅", "계산", "결정", "설립", "분석", "체킹", "세팅", "수신", 등과 같은 용어를 활용하는 논의는 컨트롤러, 컴퓨터, 컴퓨팅 플랫폼, 컴퓨팅 시스템, 클라우드 컴퓨팅 시스템 또는 전기 컴퓨터 디바이스의 동작 및/또는 프로세스를 참조할 수 있고, 이는 컴퓨터 레지스터 및/또는 메모리 내에서 물리적(예를 들어, 전자적) 퀀티티로 대표되는 데이터를 동작 및/또는 프로세스를 수행하는 인스트럭션을 저장할 수 있는 기타 정보 비휘발성 저장 매체 내에서 컴퓨터 레지스터 및/또는 메모리 내에서 물리적 퀀티티로 유사하게 대표되는 기타 데이터로 생산 및/또는 변형한다.
명시적으로 언급되지 않더라도, 본원에 설명된 상기 방법 실시예는 특정 순서 또는 서열로 제한되지 않는다. 또한, 일부 설명된 방법 실시예 또는 그 구성요소는 동기적으로, 동일 시점, 또는 동시에 발생 또는 수행될 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "컨트롤러"는 중앙 처리 유닛(Central Processing Unit; CPU) 또는 마이크로프로세서와 함께 공급될 수 있거나, 복수의 인풋/아웃풋(I/O) 포트, 예를 들어, 퍼스널 컴퓨터, 랩탑, 태블릿, 모바일 핸드폰, 컨트롤러 칩, SoC 또는 클라우드 컴퓨팅 시스템과 같은 범용 컴퓨터와 함께 공급될 수 있는 임의 타입의 컴퓨팅 플랫폼 또는 컴포넌트를 지칭한다.
본원에서 사용된 용어 "충전 볼륨"은 2개의 도체 간의 EM 공진의 포텐셜 범위를 지칭한다. 예를 들어, 충전 볼륨은 송신 및 수신 도체 간의 EM 결합을 야기할 수 있는 EM 공진인 포텐셜 범위일 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "연속 신호 도체"는 송신기 아웃풋과 통신하도록 구성된 도체를 지칭하고, 연속적이고 실질적으로 방해받지 않는 교류 전력 신호를 수신한다.
본원에서 사용된 용어 "연속 접지 도체"는 송신기의 접지와 통신하도록 구성된 도체를 지칭한다.
도 1A 및 1B는 WPT 시스템(30)(도 8 및 9에 도시됨)의 일부를 형성하는 연속 도체 어셈블리(10)를 개략적으로 설명한다. 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 연속 신호 도체(101)는 전자기장을 방사하도록 구성되고, 경로 P를 따라 분산되도록 더 구성된다. 일부 실시예에 따르면, 연속 신호 도체(101)는 신호 도체(101)의 길이를 따르는 어디에든 위치할 수 있는 송신기(104)에 연결되도록 구성된다.
일부 실시예에 따르면, 적어도 하나의 연속 접지 도체(102)는 연속 신호 도체(101)에 근접하게 위치하고 송신기(104)의 접지에도 연결되도록 구성된다. 일부 실시예에 따르면, 적어도 하나의 연속 접지 도체(102)는 연속 신호 도체(101)에 병렬로 위치하도록 구성된다.
일부 실시예에 따르면, 연속 신호 도체(101) 및 연속 접지 도체(102)는 교류 전력 신호를 생성하는 송신기(104)에 연결되도록 구성되고, 연결 접지 도체(102)와 함께 연속 신호 도체(101) 및 수신 도체(도 8 및 9에 설명됨) 간에 일정 및 연속 EM 결합을 생성하도록 지정된 공진을 생성하도록 더 구성된다.
일부 실시예에 따르면, 상기 능력은 도체 어셈블리(10) 및 수신 도체(도 8 및 9에 도시됨) 간의 비결합 조건을 야기할 수 있는 공진 내의 변화 간격 없이 전력의 실질적으로 일정한 무선 전송을 수신하도록 한다. 일부 실시예에 따르면, 연결 신호 도체(101) 및 연속 접지 도체(102)의 송신기(104)와의 연결은 임의 형태의 방사 통신일 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 적어도 2개의 연속 접지 도체(102A 및 102B)는 연속 신호 도체(101)에 근접하게 위치하도록 구성되고, 연속 신호 도체(101), 적어도 2개의 연속 접지 도체(102A 및 102B) 및 수신 도체(도 7에 도시됨) 간의 일정 및 연속 EM 결합을 생성하도록 지정된 공진을 생성하도록 더 구성되고, 모바일 플랫폼이 도체 어셈블리(10) 및 수신 도체 간의 비결합 조건을 야기할 수 있는 공진 내에서 변화 간격 없이 전력의 일정 흐름을 수신하도록 한다.
일부 실시예에 있어서, 적어도 하나의 연속 접지 도체(102)는 연속 신호 도체(101)에 병렬로 위치하도록 구성된다. 일부 실시예에 따르면, 연속 접지 도체(102A 및 102B)는 도체 연결(106)에 의해 연결되어 연속 도체 어셈블리(10)에 의해 형성된 전자 회로 내의 동일 레퍼런스 레벨을 제공할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 상기 레퍼런스 포인트는 전기 접지 수단에 의해 획득된다.
일부 실시예에 따르면, 연속 도체 어셈블리(10)는 WPT 시스템(30)의 커버된 볼륨을 정의하도록 구성되고 동일 공진 및 결합 성능도 유지하도록 구성되고, 미리 정의된 주파수에 대해, WPT 시스템(30)의 수신 도체와 함께 지정된 볼륨 내의 임의의 지점에서 동일 공진 및 결합 성능을 유지하도록 구성된다.
도 2A 내지 2H는 WPT 시스템(30)의 일부를 형성하는 연속 도체 어셈블리(10)의 다양한 구성을 개략적으로 설명한다. 도시된 바와 같이, 연속 신호 도체(101), 및/또는 연속 접지 도체(102) 및/또는 적어도 2개의 연속 접지 도체(102A 및 102B)는 다양한 크기, 단면, 높이 및 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 도체는 박형 시트(sheet), 바람직하게는 50 내지 150 미크론의 두께의 형태일 수 있다. 다른 예에 있어서, 상기 도체는 원형 단면 등을 가질 수 있다.
일부 실시예에 따르면, WPT 시스템(30)의 일부를 형성하는, 연속 도체 어셈블리(10)의 다양한 구성에 대해 공진이 발생할 수 있는 충전 볼륨이 지정된 포텐셜의 생성은, 도체 어셈블리(10)를 형성하는 다양한 도체의 EM 필드의 포텐셜 분포를 나타낸다. 포텐셜 EM 필드 분포는 도체 어셈블리(10)의 형성에 대해 포텐셜 충전 볼륨의 크기를 설정한다.
일부 실시예에 있어서, 연속 도체 어셈블리(10)의 다양한 구성 및 형태는 사이에서 생성된 EM 공진의 충전 볼륨에 영향을 미치고, 그 결과로서, 연속 도체 어셈블리(10) 및 수신 도체 간에 생성된 EM 결합에 영향을 미친다. 일부 실시예에 있어서, 연속 도체 어셈블리(10)의 구성, 배치, 높이 및 형태는 최적화 EM 결합, 결과적으로는, 최적화 무선 전력 전송을 달성하도록 최적화될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 지정된 충전 볼륨은 도체 어셈블리(10)의 형성의 크기를 초과할 수 있다.
도 3A 및 3B는 WPT 시스템(30)의 일부를 형성하는, 연속 도체 어셈블리(10)의 다양한 구성을 개략적으로 설명한다. 도시된 바와 같이, 연속 신호 도체(101), 및/또는 연속 접지 도체(102)는 일반적으로 경로 P를 따라 배치되도록 구성될 수 있다. 그러나, 일부 실시예에 따르면, 상기 도체의 위치/배치는 다양한 제한 또는 관심사에 적응 가능할 수 있다. 예를 들어, 상기 경로를 따르는 특정 지점에서의 상기 도체의 위치/배치는 비정렬 또는 경로 P에 대해 수직일 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 상기 변위 유연성은 구부러지거나 바람이 부는 도로 등과 같은 다양한 지형에서 상기 도체를 배치를 허용한다.
일부 실시예에 따르면, 상기 변위 유연성은 도체 어셈블리(10) 및 수신 도체 간의 연속 공진 및 결합 능력을 더 유지하도록 한다. 일부 실시예에 따르면, 변위 유연성은 경로 P를 따르는 WPT 시스템(30)의 지정된 볼륨 내의 특정 포인트 또는 영역 내의 결합 및 공진 성능을 변화시킬 수 있다.
도 4A 및 4B는 WPT 시스템(30)의 일부를 형성하는, 연속 도체 어셈블리(10)의 다양한 구성을 개략적으로 설명한다. 도시된 바와 같이, 연속 신호 도체(101), 및/또는 연속 접지 도체(102) 및/또는 적어도 2개의 연속 접지 도체(102A 및 102B)는 일반적으로 경로 P를 따라 배치되도록 구성될 수 있으나, 일부 실시예에 따르면, 상기 도체의 폭 및 형태는 다양한 제한 또는 관심사에 따라 가변할 수 있다. 예를 들어, 상기 도체는 그것의 축 등을 따라 더 넓어지거나 좁혀질 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 가변 폭은 WPT 시스템(30)의 지정된 볼륨 내의 더 크거나 연속된 영역을 넘어 결합 및 공진 성능에 영향을 미칠 수 있다.
도 5는 WPT 시스템(30)의 일부를 형성하는, 연속 도체 어셈블리(10)의 다양한 구성을 개략적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 연속 신호 도체(101), 및/또는 연속 접지 도체(102)의 복수의 섹션은 경로 P를 따라 연속적인 방법으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 도체는 경로 P를 따르는 연속적인 하나의 유닛으로 동작하고 연결되도록 구성된 복수의 섹션 내에 배치될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 경로 P를 따라 각각의 섹션에 교류 전력 신호를 개별적으로 제공하도록 구성된 별도 송신기(104)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 연속 섹션은 순차적일 수 있거나 다양한 요구 및 제한에 따라 서로 다를 수 있다.
도 6은 연속 도체 어셈블리(10)를 형성하는 도체 간의 다양한 가능한 관계를 개략적으로 도시하고, 그러한 구성요소의 식별은:
● Wf - 연속 신호 도체(101) 폭.
● Lf - 연속 신호 도체(101) 길이.
● Tf - 연속 신호 도체(101) 두께.
● Wg1 - 연속 접지 도체(102A) 폭.
● Lg1 - 연속 접지 도체(102A) 길이.
● Tg1 - 연속 접지 도체(102A) 두께.
● Wg2 - 연속 접지 도체(102B) 폭.
● Lg2 - 연속 접지 도체(102B) 길이.
● Tg2 - 연속 접지 도체(102B) 두께.
● D1.1; D1.N - 연속 신호 도체(101) 및 연속 접지 도체(102A) 사이의 거리.
● D2.1; D2.N - 연속 신호 도체(101) 및 연속 접지 도체(102B) 사이의 거리.
● Hrel1.1; Hrel1.N - 연속 신호 도체(101) 및 연속 접지 도체(102A) 사이의 상대 높이.
● Hrel2.1; Hrel2.N - 연속 신호 도체(101) 및 연속 접지 도체(102B) 사이의 상대 높이.
● Z1.1 - Z1.N- 연속 신호 도체(101) 및 연속 접지 도체(102A) 사이의 임피던스는 덩어리 구성요소, 스텁(stubs), 다른 매체(재료) 등을 사용함으로써 달성될 수 있다.
● Z2.1 - Z2.N- 연속 신호 도체(101) 및 연속 접지 도체(102B) 사이의 임피던스는 덩어리 구성요소, 스텁(stubs), 다른 매체(재료) 등을 사용함으로써 달성될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 연속 도체 어셈블리(10)를 형성하는 다양한 도체 간의 관계는 WPT 시스템(30)의 동작을 결정하는 지정된 충전 볼륨 경계 및 요구되는 주파수 및 일정 공간 전자기 공진 성능을 설정하고 정의할 수 있다(상기 관계 및 그 효과에 대한 추가 예시는 도 10 내지 13에 광범위하게 개시되고 도시됨).
도 7A 및 7B는 WPT 시스템(30)의 일부를 형성하는 수신 도체(20) 및 모바일 플랫폼(108)을 개략적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 수신 도체(20)는 모바일 플랫폼(108)에 장착되도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 모바일 플랫폼(108)은 지상/지하, 수상/수하(水下), 공중 또는 우주 등 임의 타입의 매체에서, 수송 또는 이동하는 임의의 타입에 사용되는 임의의 타입의 로코모터 또는 차량일 수 있고, 경로 P를 따라 이동하도록 구성된다(도시되지 않음).
일부 실시예에 따르면, 수신 도체(20)는 도체 어셈블리(10)에 대한 보완적인 서브시스템으로서 기능하도록 구성됨으로써 수신 도체(20) 및 도체 어셈블리(10)는 연속 공간 공진기를 생성하도록 배열되고, 여기에서 수신 도체(20)는 도체 어셈블리(10)에 의해 지정된 지정된 볼륨 내에 위치한다. 일부 실시예에 따르면, 수신 도체(20)는 모바일 플랫폼(108)의 임의의 표면에 장착될 수 있는데, 예를 들어, 수신 도체(20)는 모바일 플랫폼(108)의 후면, 전면, 정면 또는 배면 등에 장착될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 그러한 장착은 도 6에 표현된 파라미터의 일부 값에 영향을 미칠 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 송신기(102)가 어셈블리(10)와 통신하는 동안, 그것은 수신 도체(20)와 대안적으로 통신할 수 있음으로써, 시스템의 유사 동작을 획득할 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 수신 도체(20)는 수신 전력을 모바일 플랫폼(108)(도시되지 않음)에 의해 다양한 용도로 이용 가능한 DC 전력으로 정류하는 데 사용되는 수신 유닛에 더 연결될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 일정한 수신되고 정류된 EM 전력은 모바일 플랫폼(108)의 전력 은행을 충전되도록 구성될 수 있고, 예를 들어, 일정한 수신되고 정류된 EM 전력은 배터리, 예컨대 리튬-이온 배터리를 충전하도록 구성될 수 있고, 모바일 플랫폼(108)에 추진력 및 제어를 제공하도록 지정된다.
일부 실시예에 따르면, 일정한 수신되고 정류된 EM 전력은 배터리를 사용할 필요 없이 직접 모바일 플랫폼(108)을 추진하고 제어하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 모바일 플랫폼(108)은 경로 P를 따라 이동하는 동안 완전히 동작 가능하도록 구성될 수 있고, 예를 들어, 모바일 플랫폼(108)은 승객, 화물 등을 운송하도록 구성된 전기 차량일 수 있다.
도 7C는 WPT 시스템(30)의 일부를 형성하는 수신 도체(20)의 가능한 구성을 개략적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 수신 도체(20)는 다양한 형태 및 사이즈로 형성될 수 있거나, 다양한 내부/외부 도체를 포함할 수 있고, 예를 들어, 수신 도체(20)는 향상된 EM 결합 능력을 제공하도록 구성된 사다리형 도체를 형성될 수 있다.
도 8A 및 8B는 WPT 시스템(30)을 개략적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 수신 도체(20)는 모바일 플랫폼(108)에 장착되도록 구성될 수 있고, 연속 도체 어셈블리(10)를 따라 이동하도록 더 구성될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 모바일 플랫폼(108)은 승객/화물을 운송하거나 확실한 임무를 수행하도록 지정된 자동 로봇과 같은 로코모터일 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 수신 도체(20)와 결합된 모바일 플랫폼(108)은 미리 정의된 충전 볼륨 내에 위치/이동하도록 지정된다.
일부 실시예에 따르면, 높은 EM 결합을 나타내는, EM 필드 분포(400)는 수신 도체(20)를 포함하는 차량(108)이 지정된 충전 볼륨으로 진입하는 경우 발생하고, 도체 어셈블리(10)에 의해 생성된 전자기장은, 공간 공진 조건의 발생으로 인해, 수신 도체(20)에 의해 수신된다. 일부 실시예에 따르면, 거리 D3는 모바일 플랫폼(108)의 높이로부터 유도될 수 있다.
도 9A 및 9B는 WPT 시스템(30)을 개략적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 수신 도체(20)는 모바일 플랫폼(110)에 장착되도록 구성될 수 있고, 연속 도체 어셈블리(10)를 따라 이동하도록 더 구성될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 모바일 플랫폼(110)은 승객 또는 화물을 운송하도록 지정된 차량일 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 수신 도체(20)에 결합된 모바일 플랫폼(110)은 사전 정의된 충전 볼륨의 범위 내에서 이동/위치하도록 지정된다. 일부 실시예에 따르면, EM 결합(400)은 수신 도체(20)를 포함하는 차량(108)이 지정된 충전 볼륨으로 진입하는 경우 발생한다.
일부 실시예에 따르면, 거리 D4는 모바일 플랫폼(110)의 높이로부터 유도될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 수신 도체(20)와 결합된 모바일 플랫폼(110)은 최적화 EM 필드 분포(400)를 달성하기 위해 적응적 높이 성능을 가질 수 있고, 높은 EM 결합을 나타낸다.
도 10A 내지 10E는 EM 필드 분포(400)를 개략적으로 도시하고, 높은 EM 결합을 나타내고, 단면 고주파 시뮬레이션 소프트웨어(High Frequency Simulation Software; HFSS)는 WPT 시스템(30)의 다양한 파라미터 및 관계를 야기한다. 도시된 바와 같이, 수신 도체(20)(도시되지 않음)와 함께 피팅(fit)된 모바일 플랫폼(108/110)은, 경로 P를 따라 변위된 도체 어셈블리(10)를 따라(X축을 따라 시프팅) 진행하는 동안, 및 공간 공진 및 연속 EM 결합을 유지하는 동안, 지정된 충전 볼륨 내에서, 일부 로케이션 내에 샘플링된다. 일부 실시예에 따르면, 공간 공진의 발생은 일정 및 연속 높은 EM 결합 조건 및 높은 전력 전송 효율을 야기하고, 필드 분포(400)를 변화시킴으로써 관찰될 수 있고, 높은 EM 결합을 나타내고, 이는 지정된 충전 볼륨 내의 수신 도체(20)의 위치를 "따른다".
일부 실시예에 따르면, 도 10A에서, 수신 도체(20)와 함께 피팅된 모바일 플랫폼(108/110)은 측정된 도체 어셈블리(10)의 시작으로부터 0mm 거리에 있고, 도 10B에서, 수신 도체(20)와 함께 피팅된 모바일 플랫폼(108/110)은 측정된 도체 어셈블리(10)의 시작으로부터 1000mm 거리에 있고, 도 10C에서, 수신 도체(20)와 함께 피팅된 모바일 플랫폼(108/110)은 측정된 도체 어셈블리(10)의 시작으로부터 2000mm 거리에 있고, 도 10D에서, 수신 도체(20)와 함께 피팅된 모바일 플랫폼(108/110)은 측정된 도체 어셈블리(10)의 시작으로부터 3000mm 거리에 있고, 도 10E에서, 수신 도체(20)와 함께 피팅된 모바일 플랫폼(108/110)은 측정된 도체 어셈블리(10)의 시작으로부터 4000mm 거리에 있다. 도시된 바와 같이, 높은 EM 결합 및 높은 전력 전송 효율은 경로 P를 따르는 임의의 위치에서 일정하고 연속적이다.
도 10F 내지 10H는 EM 필드 분포(400)를 개략적으로 도시하고, 높은 EM 결합을 나타내고, 단면 고주파 시뮬레이션 소프트웨어(High Frequency Simulation Software; HFSS)는 WPT 시스템의 다양한 파라미터 및 관계를 야기한다. 도시된 바와 같이, 수신 도체(20)(도시되지 않음)와 함께 피팅(fit)된 모바일 플랫폼(108/110)은, 도체 어셈블리(10)(Y축을 따라 시프팅함을 나타냄)의 중심선과 함께 정렬되지 않는 동안, 및 공간 공진 및 연속 EM 결합을 유지하는 동안, 지정된 충전 볼륨 내에서, 일부 로케이션 내에 샘플링된다.
일부 실시예에 따르면, 도 10F는, 수신 도체(20)와 함께 피팅되고 도체 어셈블리(10)의 중심선 위에 배치(즉, Y축 거리 = 0mm)된 모바일 플랫폼을 도시한다. 일부 실시예에 따르면, 도 10G는, 수신 도체(20)와 함께 피팅된 모바일 플랫폼(108/110)을 도시하고 도체 어셈블리(10)의 중심선의 좌측에 배치된다(즉, Y축 거리 = 250mm). 일부 실시예에 따르면, 도 10H은, 수신 도체(20)와 함께 피팅된 모바일 플랫폼(108/110)을 도시하고, 도체 어셈블리(10)의 중심선의 우측에 배치된다(즉, Y축 거리 = 250mm).
일부 실시예에 따르면, 수신 도체(20)와 함께 피팅된 모바일 플랫폼(108/110)은 도체 어셈블리(10)에 의해 생성된 지정된 볼륨 내에 배치되도록 구성되고, WPT 시스템(30)은 지정된 주파수 내에서 공진을 시작하도록 구성되고, 도체 어셈블리(10)로부터 방사되고 높은 EM 결합을 생성하는 수신 도체에 의해 수신되는 EM 필드(400)의 발생을 야기한다. 수신 도체(20)를 갖는 WPT 시스템(30)의 배열은 시스템(20)에 의해 한정되는 방사선의 분산의 봉쇄 및 제어에 기여하는 것으로 이해된다.
도 10A 내지 10H에서 보여지듯이, WPT 시스템(30)은 도체 어셈블리(10)에 비해 수신 도체의 위치에 관계없이 충분하고 연속적인 EM 공진 및 결합을 유지하도록 한다. 일부 실시예에 따르면, 도면으로부터 보여지듯이, 도체 어셈블리(10)로부터 발생하는 EM 필드(400)는 수신 도체(20)에 의해 주로 분산되고 대부분 수신된다.
도 11A 내지 11D는 EM 필드 분산(400)을 개략적으로 도시하고, 높은 EM 결합을 나타내고, 단면 고주파 시뮬레이션 소프트웨어(High Frequency Simulation Software; HFSS)는 WPT 시스템(30)의 다양한 파라미터 및 관계를 야기한다. 도시된 바와 같이,
일부 실시예에 따르면, 도 11A는 수신 도체(20) 없는 도체 어셈블리(10)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 도체 어셈블리(10)는 지정된 볼륨 내에서 수신 도체(20)의 부재로 인해 공진하지 않는다.
일부 실시예에 따르면, 도 11B는 도체 어셈블리(10) 위의 대략 35mm 높이에서의 수신 도체(20)를 도시한다. 일부 실시예에 따르면, 상기 높이는 지면으로부터 동작하는 로봇 모바일 플랫폼의 대략적 높이이다.
일부 실시예에 따르면, 도 11C는 도체 어셈블리(10) 위의 대략 100mm 높이에서의 수신 도체(20)를 도시한다. 일부 실시예에 따르면, 상기 높이는 지면으로부터 자율주행 지게차 모바일 플랫폼의 대략적 높이이다.
일부 실시예에 따르면, 도 11D는 도체 어셈블리(10) 위의 대략 200mm 높이에서의 수신 도체(20)를 도시한다. 일부 실시예에 따르면, 상기 높이는 지면으로부터 전기 차량의 대략적 높이이다.
도 11A 내지 11D에서 보여지듯이, WPT 시스템(30)은 도체 어셈블리(10)에 비해 수신 도체(20)의 높이(Z축)에 관계없이 충분하고 연속적인 EM 공진 및 결합을 유지한다. 일부 실시예에 따르면, 도면에서 보여지듯이, 도체 어셈블리(10)로부터 발생한 EM 필드(400)는 수신 도체(20)에 의해 주로 분포되고 대부분 수신된다.
도 12A 내지 12D는 EM 필드 분포(400)를 개략적으로 도시하고, 높은 EM 결합을 나타내고, 단면 고주파 시뮬레이션 소프트웨어(High Frequency Simulation Software; HFSS)는 WPT 시스템(30)의 다양한 파라미터 및 관계를 야기한다. 도시된 바와 같이, EM 커플링은 도체 어셈블리(10) 사이에서 생성되고, 각각의 수신 도체(20)가 동일 주파수에서 도체 어셈블리(10)와 함께 공진하는 동안 수신 도체(20)와 함께 피팅된 각각의 모바일 플랫폼(108/110)은 경로 P를 따라 이동한다. 일부 실시예에 따르면, 멀티플 모바일 플랫폼(108/110)은 경로 P를 따라 이동할 수 있고, 동시에 도체 어셈블리(10)에 커플링 될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 각각의 모바일 플랫폼(108/110) 간의 전력 전송 효율은 지정된 볼륨 내에 위치한 추가 모바일 플랫폼(108/110)의 수에 관계없이 높게 유지되는 동안, 멀티플 모바일 플랫폼(108/110)은 동일 주파수에서 도체 어셈블리(10)에 균일하게 결합되고, 이는 도체 어셈블리(10)로부터 전송된 전체 전자기 전력이 모바일 플랫폼(108/110) 내에서 동일하게 분할됨을 의미한다.
도 13A 및 13B는 EM 필드 분포(400)를 개략적으로 도시하고, EM 결합을 나타내고, 단면 고주파 시뮬레이션 소프트웨어(High Frequency Simulation Software; HFSS)는 WPT 시스템(30)의 다양한 파라미터 및 관계를 야기한다. 도시된 바와 같이, 도 13A는 바람직하게는 모바일 플랫폼에 장착된 결합된 도체 어셈블리(10) 및 수신 도체(20)의 시뮬레이션 결과를 도시한다. 일부 실시예에 따르면, Z축에서 도체 어셈블리(10) 및 수신 도체(20) 간의 거리는 300mm이고, 결과적으로, 300mm의 Z축에서의 도체 어셈블리(10) 및 수신 도체(20) 사이의 거리도 도시하는 도 13에서 강한 결합에 비해 감소된 결합이 발생한다. 일부 실시예에 따르면, 도 13B는 200mm에 가까운 폭(Wf)을 갖는 도체 어셈블리(10)를 도시하고, 충전 볼륨 크기의 연장을 야기하고 더 높은 결합 조건을 유지하고, 도 13A에 도시된 도체 어셈블리(10) 폭(Wf)은 50mm에 가깝고, 낮은 결합을 야기한다. 결과적으로, 수신 도체(20)의 위치는 도 13A에 도시된 충전 볼륨 크기를 초과한다.
일부 실시예에 따르면, 도체 어셈블리(10) 시뮬레이션 셋업 숫자는:
연속 신호 도체(101) - Lf (길이) = 4500mm; Wf (폭) = 50mm; Tf (두께) = 0.1mm; 물질 = 구리.
연속 접지 도체(102) - Lg1 (길이) = 4500mm; Wg1 (폭) = 50mm; Tg1 (두께) = 0.1mm; 물질 = 구리. 거리 D1은 170mm이고 Hrel1(연속 신호 도체(101) 및 연속 접지 도체(102) 사이의 상대 높이)는 0mm이다.
일부 실시예에 따르면, 수신 도체(20) 시뮬레이션 셋업 숫자는:
메인 폴의 길이 = 500mm; 폭(사이드 폴 길이) = 350mm; 두께 = 10mm 물질 = 구리. 일부 실시예에 따르면, 시뮬레이션된 WPT 시스템(30)은 13.56MHz의 주파수(모든 시뮬레이션 결과는 동일 주파수이다) 내에서 공진하도록 구성된다.
일부 실시예에 따르면, 도체 어셈블리(10) 및 수신 도체(20)의 존재 또는 부존재는 결과값 손실에 영향을 미친다. 다시 말해서, 도체 어셈블리(10)는 시스템(30)의 기대되는 공진 주파수에서, 지정된 충전 볼륨 내에서 수신 유닛(20)이 존재하는 경우에만 공진할 것이고, 역도 마찬가지이다.
일부 실시예에 따르면, 도체 어셈블리(10)는 도로, 통로, 보도, 창고, 통로, 인테리어 및 아웃테리어 등의 위, 내부 또는 아래에서 조립되도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 도체 어셈블리(10)는, 수직 표면, 예를 들어 벽, 보관 선반 및 내부 또는 외부 구조물, 임의의 운송 매체 등에 조립되도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 도체 어셈블리(10)는, 경로 P를 따라 다른 임피던스 레벨을 가질 수 있다.
일부 실시예에 따르면, WPT 시스템(30)은 비방사 시스템이고, 최소 방사능이 주위에 방사됨을 의미하고, 도체 어셈블리(10) 및 수신 도체(20) 사이의 강한 EM 결합 때문이다.
본 발명은 특정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 이 설명은 제한된 의미로 해석되는 것을 의미하지 않는다. 개시된 실시예의 다양한 수정 및 본 발명의 대안적인 실시예는 본 발명의 설명을 참조할 때 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 범위 내에 속하는 이러한 수정을 포함할 것으로 생각된다.
Claims (29)
- 근거리 전력 시스템에 있어서,
(i) 적어도 하나의 교류 전력 신호 소스,
(ii) 적어도 하나의 연속 신호 도체로서, 상기 전력 신호 소스로부터 전기 신호를 수신하도록 구성되고 경로를 따라 연장되도록 더 구성됨,
(iii) 적어도 하나의 연속 접지 도체로서, 상기 전력 신호 소스의 접지와 통신하도록 구성되고 상기 경로를 따라 연장되도록 더 구성됨,
(iv) 적어도 하나의 수신 도체로서, 적어도 하나의 모바일 플랫폼에 장착되도록 구성됨,
을 포함하고,
상기 연속 신호 도체는 상기 연속 접지 도체로부터 미리 정의된 거리에 배치되도록 구성됨으로써 지정된 충전 볼륨이 형성되고, 적어도 하나의 수신 도체와 함께 상기 연속 신호 및 접지 도체 사이에서 전자기적 결합을 생성하는 상기 충전 볼륨 내의 공진은 상기 도체 사이에 필요한 중첩 또는 정렬 없이 상기 충전 볼륨 내에서 미리 정의된 주파수에서 발생하는,
근거리 전력 시스템. - 제1항에 있어서,
충전 볼륨 내의 상기 공진은 상기 연속 신호 및 접지 도체와 수신 도체 사이의 일정(constant) 및 연속(continuous) EM 결합을 지정하는,
근거리 전력 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 교류 전력 신호 소스는 이러한 신호를 생성하도록 구성되는 송신기인,
근거리 전력 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 교류 전력 신호 소스는 상기 수신 도체와 통신함으로써 다른 도체의 기능이 변경되는,
근거리 전력 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 경로를 따라 상기 연속 신호 및 접지 도체를 분리하는 상기 지정된 거리는 충전 볼륨의 크기를 결정하는,
근거리 전력 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 모바일 플랫폼은 무선 충전 볼륨을 생성하는 일정 EM 결합에 의해 상기 수신 도체를 통해 충전되도록 구성되는,
근거리 전력 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 모바일 플랫폼은 상기 충전 볼륨 내의 거치형인,
근거리 전력 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 연속 신호 도체는 적어도 2개의 연속 접지 도체 사이에 위치되도록 구성되고, 상기 도체는 상기 경로를 따라 지정된 거리만큼 이격되도록 구성되는,
근거리 전력 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및 상기 적어도 하나의 연속 접치 도체는 접지 레벨에 장착되도록 구성되는,
근거리 전력 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체는 접지 레벨 아래에 장착되도록 구성되는,
근거리 전력 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체는 수직 평면에 장착되도록 구성되는,
근거리 전력 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체는 유동 물체에 장착되도록 구성되는,
근거리 전력 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체는 50 내지 150 미크론의 두께를 갖는 전도성 물질로 형성되도록 구성되는,
근거리 전력 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및/또는 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체는 길쭉 시트 형상인,
근거리 전력 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및/또는 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체는 원형 단면을 갖는,
근거리 전력 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 수신 도체는 모바일 플랫폼에 장착되고 상기 수신 도체는 상기 경로를 따라 동작 또는 유동 중에 상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체와 함께 연속 EM 결합을 유지하도록 구성되는,
근거리 전력 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 수신 도체는 모바일 플랫폼에 장착되고 상기 경로 근처에서 유동하되 반드시 상기 경로를 따라 정렬되지는 않는 동안 상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체와 일정 및 연속 EM 결합을 유지하는,
근거리 전력 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 수신 도체는 충전 볼륨 내에 유지되는 한 상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체와 일정 및 연속 EM 결합을 유지하도록 구성되는,
근거리 전력 시스템. - 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작동하는 일정 및 연속 EM 결합은 높이 제어 수단에 의해 상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체와 함께 유지되는,
근거리 전력 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 수신 도체는 상기 모바일 플랫폼의 임의의 섹션에 장착될 수 있는,
근거리 전력 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 모바일 플랫폼은 상기 경로를 따라 유동하도록 구성된 자율주행 차량인,
근거리 전력 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 자율주행 차량은 작동 환경 내에서 유동하도록 구성된 물류 차량인,
근거리 전력 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 모바일 플랫폼은 충전 중 완전 작동성(full operability)을 유지하도록 구성된 전기 차량(EV)인,
근거리 전력 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 연속 신호 도체, 또는 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체는 적응형(adaptive) 공진 및 EM 결합 능력을 제공하기 위해 그 길이를 따라 상이한 크기를 갖도록 구성되는,
근거리 전력 시스템. - 제24항에 있어서,
상기 상이한 크기는 상기 적어도 하나의 연속 신호 도체 및/또는 상기 적어도 하나의 연속 접지 도체를 형성하는 적어도 하나의 비평행(non-parallel) 섹션인,
근거리 전력 시스템. - 제1항에 있어서,
연속 신호 도체 및 연속 접지 도체의 복수 섹션은 상기 경로를 따라 연속적인 방식으로 위치하는,
근거리 전력 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 EM 공진은 수신 도체를 갖는 모바일 플랫폼이 지정된 충전 볼륨 내에 존재하는 경우에만 생성 가능한,
근거리 전력 시스템. - 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 EM 공진은 수신 도체를 갖는 적어도 2개의 모바일 플랫폼 각각에 대해 생성되고, 상기 경로를 따라 유동하는,
근거리 전력 시스템. - 근거리 전력 시스템을 이용하는 방법에 있어서,
(i) 적어도 하나의 송신기에 의해 생성된 교류 전력 신호를 제공하는 단계;
(ii) 적어도 하나의 연속 접지 도체가 송신기 접지와 통신하는 동안 적어도 하나의 연속 신호 도체에 교류 전력 신호를 전송하고, 두 도체는 경로를 따라 연장되고 상호 간 미리 정의된 거리에 배치되도록 구성됨으로써, 지정된 충전 볼륨이 형성되는 단계;
(iii) 적어도 하나의 모바일 플랫폼이 장착되도록 구성된 적어도 하나의 수신 도체를 제공하는 단계;
(iv) 상기 충전 볼륨 내에서 도체 간의 필요한 중첩 또는 정렬 없이 상기 충전 볼륨 내에서 미리 정의된 주파수 내에서, 적어도 하나의 연속 접지 도체 및 수신 도체와 함께 적어도 하나의 연속 신호 도체 사이에서 상기 충전 볼륨 내에 전자기(EM) 공진을 형성하는 단계;
(v) 접지 도체 및 수신 도체와 함께 연속 신호 사이에 일정 및 연속 EM 결합을 생성하는 단계
를 포함하는,
근거리 전력 시스템을 이용하는 방법.
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