KR20230122854A - 코일 어셈블리와 이를 포함하는 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 수신 장치 및 무선 전력 전송 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 코일 어셈블리와 이를 포함하는 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 수신 장치 및 무선 전력 전송 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 코일 어셈블리의 경사 방향을 조절하여 무선 전력의 전송 세기, 거리 및 효율을 증대시키는 코일 어셈블리와 이를 포함하는 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 수신 장치 및 무선 전력 전송 시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 제 1 평면상에 구비되고, 전자기 유도 방식으로 무선 전력 신호를 출력하거나 수신하는 코일 어셈블리에 있어서, 상기 코일 어셈블리는 무선 전력 신호를 출력하거나 수신하는 코일; 및 상기 코일이 제 1 평면과 일정 경사각을 이루도록 구비되는 경사 조절부;를 포함한다.
여기서 상기 경사 조절부는 상기 코일이 상기 제 1 평면의 제 1 축과 일정 경사각을 이루도록 하는 제 1 조절부; 및 상기 코일이 상기 제 1 평면의 수직방향인 제 2축을 기준으로 일정 각도 회전하도록 하는 제 2 조절부;를 포함한다.
이를 위해 본 발명은 제 1 평면상에 구비되고, 전자기 유도 방식으로 무선 전력 신호를 출력하거나 수신하는 코일 어셈블리에 있어서, 상기 코일 어셈블리는 무선 전력 신호를 출력하거나 수신하는 코일; 및 상기 코일이 제 1 평면과 일정 경사각을 이루도록 구비되는 경사 조절부;를 포함한다.
여기서 상기 경사 조절부는 상기 코일이 상기 제 1 평면의 제 1 축과 일정 경사각을 이루도록 하는 제 1 조절부; 및 상기 코일이 상기 제 1 평면의 수직방향인 제 2축을 기준으로 일정 각도 회전하도록 하는 제 2 조절부;를 포함한다.
Description
본 발명은 코일 어셈블리와 이를 포함하는 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 수신 장치 및 무선 전력 전송 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 코일 어셈블리의 경사 방향을 조절하여 무선 전력의 전송 세기, 거리 및 효율을 증대시키는 코일 어셈블리와 이를 포함하는 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 수신 장치 및 무선 전력 전송 시스템에 관한 것이다.
무선으로 전기 에너지를 원하는 전자기기로 전달하는 무선 전력 전송 기술(wireless power transmission)은 이미 1800년대에 전자기 유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오파나 레이저와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다.
이와 같이 무선 전력 전송 기술은 충전시 별도의 유선케이블을 사용할 필요가 없어 매우 편리하므로 다양한 전자기기에 적용하려는 시도가 계속되고 있다.
도 1은 종래 무선 전력 전송 시스템을 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면 종래에 무선 전력 송신 장치(1)에 포함된 송전용 코일(2,TX) 상에 수신용 코일(RX, 도면 미표시)이 내장된 무선 전력 수신 장치(3)가 안착되어 자기 유도 방식으로 무선 전력이 전송되게 된다.
상기 무선 전력 송신 장치(1) 내에 송전용 코일(2)은 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 단일 평면 상에 복수의 코일(2)을 이격하여 배치함에 따라 무선 전력 신호의 전송 범위를 넓히거나 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 복수의 코일(2)을 다중 평면으로 형성시켜 무선 전력 신호의 세기를 증대시키도록 구성할 수 있다.
그러나, 이와 같은 무선 전력 전송 기술은 무선 전력 송신 장치과 무선 전력 수신 장치가 서로 대향하는 정렬 상태에서만 원활한 전력전송이 이루어진다.
즉, 무선 전력 송신 장치에 포함된 송신용 코일과 무선전력 수신장치에 포함된 수신용 코일이 서로 일치한 상태에서 좋은 충전 효율을 얻을 수 있다.
특히 이러한 송신용 코일과 수신용 코일 간 정렬은 무선 전력 송신장치와 무선 전력 수신 장치가 서로 일정 간격 이격 배치되는 경우에 더욱 더 충전 효율에 영향을 미치게 된다.
이에 따라 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치가 일정 거리 이격 배치될 경우에 상기와 같은 송신용 코일과 수신용 코일 간 정렬을 보다 간편하게 수행하여 충전 효율을 증대시킬 수 있는 무선전력 전송기술의 개발이 절실히 요구되는 실정이다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 무선 전력 신호를 출력하거나 수신하는 코일의 경사 방향을 조절하여 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치 간의 전력 전송 가능 거리, 전력 전송 세기를 대폭 증대시키고, 무선 전력 신호를 출력하는 코일의 전류 세기 및 위상 제어를 통해 전력 전송 효율을 극대화시킬 수 있는 코일 어셈블리와 이를 포함하는 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 수신 장치 및 무선 전력 전송 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.
본 발명은 제 1 평면상에 구비되고, 무선 전력 신호를 출력하거나 수신하는 코일 어셈블리에 있어서, 상기 코일 어셈블리는 무선 전력 신호를 출력하거나 수신하는 코일; 및 상기 코일이 제 1 평면과 일정 경사각을 이루도록 구비되는 경사 조절부;를 포함한다.
여기서 상기 코일로 입력되는 입력 전류의 세기 및 위상 중 적어도 하나를 제어하는 제어부;가 포함되며, 상기 제어부는 기설정된 방향으로 복수의 검출 신호를 전송하고, 이에 대응되어 수신되는 응답 신호를 기초로 하여 경사 방향 데이터를 산출하고, 상기 경사 방향 데이터를 기초로 상기 경사 조절부를 제어하여 상기 코일을 경사지게 제어한다.
또한 상기 경사 조절부는 상기 코일이 상기 제 1 평면의 제 1 축과 일정 경사각을 이루도록 하는 제 1 조절부; 및 상기 코일이 상기 제 1 평면의 수직방향인 제 2 축을 기준으로 일정 각도 회전하도록 하는 제 2 조절부;를 포함한다.
아울러 본 발명의 다른 실시예에 따른 경사 조절부는 상기 코일이 상기 제 1 평면의 제 1 축과 일정 경사각을 이루도록 하는 제 1 조절부; 및 상기 코일이 상기 제 1 평면의 제 3 축과 일정 경사각을 이루도록 하는 제 3 조절부;를 포함하되, 상기 제 1 축과 상기 제 3 축은 서로 직교한다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치는 상기 코일 어셈블리를 포함하여 구성될 수 있다.
아울러 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 무선 전력 신호를 출력하는 무선 전력 송신 장치; 및 상기 무선 전력 신호를 수신하는 무선 전력 수신 장치;를 포함하되, 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 코일 어셈블리를 포함하며, 상기 코일 어셈블리는 무선 전력 신호를 출력하는 코일; 상기 코일이 제 1 평면과 일정 경사각을 이루도록 구비되는 경사 조절부; 및 상기 코일로 입력되는 입력 전류의 세기 및 위상 중 적어도 하나를 제어하고, 상기 경사 조절부를 제어하는 제어부;를 포함한다.
여기서 상기 제어부는 상기 코일 어셈블리의 무선 전력 신호를 수신하는 무선 전력 수신 장치로부터 충전상태정보를 수신하며, 상기 제어부는 상기 충전상태정보에 기초하여 무선 전력 수신 장치가 감지되거나 무선 전력 수신 장치의 위치가 변경된 경우 경사 조절부의 경사 방향과 위상값을 산출하기 위한 최적화 과정을 수행한다.
아울러 상기 제어부는 상기 최적화 과정에서 상기 입력 전류의 위상을 기설정된 범위 내에서 순차적으로 위상값을 달리하여 무선 전력 신호를 전송하고, 상기 경사 조절부 제어를 통해 경사 방향을 기설정에 따라 순차적으로 달리하여 무선 전력 신호를 전송하여, 이에 대응하여 수신되는 충전상태정보를 기초하여 충전전압 또는 충전전력이 높은 것으로 판단되는 위상값과 경사 방향을 산출한다.
본 발명에 따르면 무선 전력 신호를 출력하거나 수신하는 코일의 경사 조절부의 경사각 및 회전 제어를 통해 전력 전송거리 및 전력 전송 세기를 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
아울러 제어부를 통해 코일의 전류 세기 및 위상 제어를 통해 전력 전송 효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 자기 유도 방식의 무선 전력 전송 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 어셈블리를 개략적인 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 코일 어셈블리를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 어셈블리를 나타내는 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 어셈블리의 경사각 제어 과정을 나타내는 작동 상태도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 어셈블리를 나타내는 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 어셈블리를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 어셈블리를 개략적인 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 코일 어셈블리를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 어셈블리를 나타내는 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 어셈블리의 경사각 제어 과정을 나타내는 작동 상태도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 어셈블리를 나타내는 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 어셈블리를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타내는 블럭도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.
먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 어셈블리를 개략적인 구성을 나타내는 블럭도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 코일 어셈블리(100)는 제 1 평면상에 구비되고, 전자기 유도 방식으로 무선 전력 신호를 출력하거나 수신하도록 구비되며, 무선 전력 신호를 출력하거나 수신하는 코일(110)과, 상기 코일(110)이 제 1 평면과 일정 경사각을 이루도록 구비되는 경사 조절부(120) 및 상기 코일로 입력되는 입력 전류의 세기 및 위상 중 적어도 하나를 제어하는 제어부(130)를 포함하여 구성된다.
여기서 상기 코일(110)은 무선 전력 신호를 출력하거나 수신하기 위해 구비되는데, 이러한 상기 코일(110)은 무선 전력 송신 장치(200)에 포함되면 입력 전류에 따라 무선 전력 신호를 출력하는 송신용 코일(TX)이 되며, 무선 전력 수신 장치(300)에 포함되면 무선 전력 신호를 수신받아 유도 전류를 생성시키는 수신용 코일(RX)가 된다.
이러한 본 발명의 일실시예에 따른 코일(110) 및 코일 어셈블리(100)는 송신용 코일(TX) 및 수신용 코일(RX)에 모두 적용가능하다.
아울러 상기 코일(110) 및 코일 어셈블리(100)는 자기 유도 방식 및 자기 공진 방식에 적용가능하나, 수신용 코일과 송신용 코일 간 정렬에 영향을 보다 받는 자기 유도 방식에 적용됨이 보다 바람직할 것이다.
또한 상기 코일(110) 및 코일 어셈블리(100)가 무선 전력 송신 장치(200)에 적용되는 경우, 복수개의 코일 어셈블리(100)가 서로 이격 배치될 수 있으며, 이에 따라 복수개의 코일 어셈블리(100)로부터 출력되는 무선 전력 신호를 하나 또는 복수개의 무선 전력 수신 장치가 수신할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 코일 어셈블리(100)가 무선 전력 송신 장치(200)에 적용됨에 있어 코일 어셈블리(100)의 개수에 제한되지 않는다.
아울러 상기 코일(110)은 평면 상에 형성되는 나선형태의 코일로 형성될 수도 있으며, 원통 형상의 구조체 외주면에 권취되는 형태의 코일로 형성될 수도 있다.
한편 상기 경사 조절부(120)는 상기 코일(110)이 제 1 평면과 일정 경사각을 이루도록 구비되는데, 이러한 경사 조절부(120)는 상기 코일(110)의 경사 방향을 제어하기 위한 것이다.
여기서 코일(110)의 경사 방향이라 함은, 원통 형상의 구조체 외주면에 권취되는 형태의 코일인 경우 해당 구조체가 제 1 평면과 일정 경사각을 형성함에 따라 해당 구조체의 수직 중심선이 향하는 방향을 의미한다.
만일 평면 상에 형성되는 코일이라면 해당 평면과 수직인 법선 방향이 경사 방향이 될 것이다.
이와 같은 코일(110)의 경사 방향을 형성하기 위한 경사 조절부(120)는 크게 두가지 방식으로 구성될 수 있는데, 첫번째는 후술할 본 발명의 일실시예에서와 같이 제 1 평면의 제 1 축(x축)과 일정 경사각을 형성시킨 다음 제 2 축(z축)을 기준으로 회전시킴으로써 목적하는 경사 방향을 형성할 수 있다.
두번째는 후술할 본 발명의 다른 실시예에서와 같이 제 1 평면의 제 1 축(x축)과 일정 경사각을 형성시킨 다음 제 1 평면의 제 3 축(y축)과 일정 경사각을 형성시킴으로써 목적하는 경사 방향을 형성할 수 있다.
이와 같은 경사 조절부(120)는 본 발명의 일실시예에서 상기 코일(110)이 상기 제 1 평면의 제 1 축(x축)과 일정 경사각을 이루도록 하는 제 1 조절부(121) 및 상기 코일(110)이 상기 제 1 평면의 수직방향인 제 2 축(z축)을 기준으로 일정 각도 회전하도록 하는 제 2 조절부(122)로 구성될 수 있다.
여기서 상기 제 1 조절부(121)는 코일 어셈블리(100)가 안착되는 제 1 평면과 일정 경사각을 형성하도록 코일(110)을 경사지게 조절하는데, 이때 일정 경사각은 상기 제 1 평면 상의 기설정된 축인 제 1 축(x축)을 기준으로 조절된다.
아울러 상기 제 2 조절부(122)는 제 1 평면의 수직방향인 제 2 축(z축)을 기준으로 상기 코일(110)을 회전시키는데, 이와 같은 상기 제 1 조절부(121)와 제 2 조절부(122)의 순차 제어를 통해 코일(110)의 경사 방향이 특정 방향을 향하게 된다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 경사 조절부(120)는 코일(110)의 경사를 조절하여 코일(110)로부터 출력되거나 코일(110)로 수신되는 무선 전력 신호의 출력 방향 및 수신 방향을 조절하는 것으로, 이를 통해 무선 전력 전송 및 수신 효율을 증대시키고자 함이다.
따라서 이와 같은 코일(110)의 경사 방향 제어는 본 발명의 일실시예에 따라 제 1 축(x축)을 기준으로 코일(110)을 일정 각도 상향 경사 또는 하향 경사지게 한 다음, 제 2 축(z축)을 기준으로 일정 각도 회전시킴으로써 목적하는 방향으로 코일(110)의 무선 전력 신호 출력 또는 수신 방향을 제어하게 되는 것이다.
아울러 본 발명의 다른 실시예에 따른 경사 조절부(120)는 상기 코일(110)이 상기 제 1 평면의 제 1 축(x축)과 일정 경사각을 이루도록 하는 제 1 조절부(121) 및 상기 코일(110)이 상기 제 1 평면의 제 3 축(y축)과 일정 경사각을 이루도록 하는 제 3 조절부(123)으로 구성될 수 있다.
여기서 상기 제 1 축과 상기 제 3 축은 각각 제 1 평면 내에 위치되며, 서로 직교되는 축이다.
한편 상기 제어부(130)는 본 발명의 코일 어셈블리(100)가 무선 전력 송신 장치(200)에 적용된 경우, 상기 코일(110)로 입력되는 입력 전류의 세기 및 위상 중 적어도 하나를 제어하도록 구비된다.
다만, 본 발명의 코일 어셈블리(100)가 무선 전력 수신 장치(200)에 적용될 경우 상기 제어부(130)는 입력 전류의 세기 및 위상을 제어하지 않음은 물론이다.
이러한 상기 제어부(130)는 입력 전류의 세기 및 위상을 제어하여 출력되는 무선 전력 신호의 세기를 조절하고 전송효율을 증대시킬 수 있다.
아울러 설정에 따라 상기 제어부는 경사 조절부(120)를 제어할 수 있는데, 이는 전술한 본 발명의 일실시예에 따른 제 1 조절부(121) 및 제 2 조절부(122)가 제어부(130)의 제어 신호에 따라 코일(110)의 제 1 축(x축)에 대해 경사각 제어를 수행하고, 제 2 축(z축)에 대해 회전각 제어를 수행하도록 구성할 수 있다.
또한 본 발명의 일예에 따라 상기 제어부(130)는 기설정된 방향으로 복수의 검출 신호를 전송하고, 이에 대응되어 수신되는 응답 신호를 기초로 하여 경사 방향 데이터를 산출하도록 구성할 수 있다.
이러한 복수의 검출 신호는 대응되는 코일 즉, 본 발명의 코일 어셈블리(100)가 무선 전력 송신 장치(200)에 적용되는 경우, 무선 전력 수신 장치의 코일 위치를 산출하기 위해 출력하는데, 다양한 방향으로 복수의 검출 신호를 순차적으로 출력하여 이에 대응되어 수신되는 응답 신호를 수신 받아 해당 응답 신호를 보낸 무선 전력 수신 장치의 코일 위치를 산출하게 된다.
물론 이를 위해 별도로 복수의 검출 신호를 전송하는 검출 신호 전송부가 구비되며, 응답 신호를 수신하는 응답 신호 수신부가 구비되어야 할 것이다.
아울러 무선 전력 수신 장치의 경우에도 복수의 검출 신호를 수신하여 응답 신호를 전송하는 검출 신호 수신부 및 응답 신호 전송부가 구비됨은 물론이다.
또한 상기 제어부(130)는 상기 응답 신호를 통해 무선 전력 수신 장치의 코일 위치를 산출한 경우, 해당 위치에 대응하여 무선 전력 신호 전송 효율을 최대화할 수 있는 본 발명의 코일(110) 경사 방향에 대한 경사 방향 데이터를 산출할 수 있다.
여기서 상기 경사 방향 데이터는 본 발명의 일실시예에 따른 경사 조절부(120)의 경우 제 1 축에 대한 경사각과 제 2 축에 대한 회전각이 될 수 있으며, 해당 경사각 및 회전각이 산출되면, 제어부(130)는 이를 기초로 상기 제 1 조절부(121) 및 제 2 조절부(122)를 제어하여 해당 경사 방향으로 코일(110)이 향하도록 구성할 수 있다.
아울러 상기 제어부(130)는 무선 전력 신호의 전송 효율을 최대화시킬 수 있는 코일(110)의 경사 방향을 산출하기 위해 최적화 과정을 수행할 수 있다.
여기서 상기 최적화 과정은 무선 전력 신호를 송신하는 코일 어셈블리(100)의 제어부(130)가 무선 전력 신호를 수신하는 무선 전력 수신 장치로부터 실시간 충전상태정보를 수신받아 이를 기초로 경사 방향을 산출한다.
즉, 무선 전력 송신 장치에 포함되는 코일 어셈블리(100)의 제어부(130)가 입력 전류의 위상과 경사 조절부(120)의 경사 방향 제어를 순차적으로 달리하여 무선 전력 신호를 출력하고, 이를 수신하는 무선 전력 수신 장치로부터 실시간 충전상태정보를 수신받아 가장 충전효율이 높은 입력 전류의 위상값과 경사 조절부(120)의 경사 방향 데이터를 추출하는 것이다.
여기서 가장 충전효율이 높은 입력 전류의 위상값과 경사 조절부(120)의 경사 방향 데이터를 추출하기 위해서는 가장 충전효율이 높은 즉, 순간 충전 전압값 또는 충전 전력값이 높은 순간의 코일 위상값과, 코일 경사 방향을 추출하여야 할 것이다.
한편 상기 제어부(130)는 본 발명의 일예에 따라 코일(110)로 입력되는 입력 전류의 세기 및 위상 제어를 수행하는 입력 전류 제어부(131)와, 상기 경사 조절부(120)의 경사 방향 제어를 수행하는 경사 제어부(132)로 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 코일 어셈블리를 나타내는 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 어셈블리를 나타내는 정면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 어셈블리의 경사각 제어 과정을 나타내는 작동 상태도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 코일 어셈블리(100)는 전술한 바와 같이 코일(110)과, 상기 코일(110)의 경사 제어를 수행하는 경사 조절부(120)를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따라 코일(110)은 코일판(111), 볼연결부(112) 및 지지부(113)에 의해 제 1 평면의 제 1 축으로부터 일정 각도 경사각(θ)을 형성하고, 제 2 축으로부터 일정 각도 회전가능하도록 배치되는데, 상기 코일판(111)은 상기 코일(110)이 권취되도록 구비되며, 상기 지지부(113)는 상기 코일판(111)을 지지하되, 경사 조절가능하며 회전 조절가능하도록 지지체(113a) 및 회전판(113b)으로 구성된다.
또한 상기 볼연결부(112)는 상기 코일판(111)과 상기 지지부(113)의 지지체(113a) 간을 연결하되, 코일판(111)이 지지부(113)로부터 경사 조절가능하도록 하기 위해 구비된다.
아울러 상기 경사 조절부(120)는 전술한 바와 같이 코일 어셈블리(100)가 배치되는 제 1 평면의 제 1 축(x축)과 일정 각도 경사각을 형성하도록 하는 제 1 조절부와, 제 1 평면과 수직방향인 제 2 축(z축)을 기준으로 일정 각도 회전각을 형성하도록 하는 제 2 조절부로 구성되는데, 본 발명의 일실시예에서는 상기 제 1 조절부는 제 1 실린더(121a)로 구성하였으며, 제 2 조절부는 회전 모터부(122a)로 구성하였다.
이와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 코일판(111), 볼연결부(112), 지지부(113), 제 1 실린더(121a) 및 회전 모터부(122a)는 전술한 바와 같이 코일(110)의 무선 전력 신호 출력 또는 수신 방향을 제어하기 위한 본 발명의 일예에 불과하며, 이외에도 다양한 구성을 통해 코일(110)을 제 1 축(x축)과 일정 각도 경사각(θ)을 형성시키고, 제 2 축(z축)과 일정 각도 회전각을 형성시킬 수 있음은 물론이며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
이와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 코일 어셈블리(100)의 동작 과정을 살펴보면, 도 5에 도시된 바와 같이 코일 어셈블리(100)가 무선 전력 송신 장치(200)에 포함되는 경우 코일 어셈블리(100)는 입력 전류를 통해 무선 전력 신호를 출력하게 되며, 이에 따라 출력된 무선 전력 신호를 수신할 수신용 코일(RX)의 충전상태정보를 기초로 가장 충전 전압값 또는 충전 전력값이 높은 순간의 입력 전류 위상 및 코일(110)의 경사각 또는 회전각을 추출하여 해당 위상과 해당 경사 방향으로 제어한다.
따라서 제어부(130)는 상기 충전효율이 가장 높은 입력 전류 위상을 추출하기 위해 상기 코일(110)의 입력 전류 위상을 기설정된 범위 내에서 연속적으로 달리하며 무선 전력 신호를 출력하고, 이에 대응되는 충전상태정보에서 가장 충전 전압값 또는 충전 전력값이 높은 순간의 입력 전류 위상을 추출한다.
아울러 상기 충전효율이 가장 높은 경사 방향을 추출하기 위해 상기 코일(110)의 경사 방향을 기설정된 범위 내에서 연속적으로 경사각(θ) 및 회전각을 달리하며 무선 전력 신호를 출력하고, 이에 대응되는 충전상태정보에서 가장 충전 전압값 또는 충전 전력값이 높은 순간의 경사 방향을 추출하게 된다.
이를 위해 상기 제어부(130)는 코일(110)의 경사 방향을 달리하기 위해 상기 제 1 실린더(121a) 및 회전 모터부(122a)를 제어하게 되는데, 여기서 상기 제 1 실린더(121a)는 공압 또는 유압 실린더이며, 상기 제 1 실린더(121a)의 실린더 로드 길이 제어를 통해 제 1 축(x축)에 대한 경사각(θ)을 형성시키게 되며, 상기 회전 모터부(122a)는 공압 또는 유압 실린더로서, 실린더 로드 단부측에 결합되어 동반회전하는 평기어가 형성되고, 상기 평기어는 상기 회전판(113b) 외주면과 치형결합되어 회전 모터부(122a)의 회전력을 회전판(113b)으로 전달하여 회전각을 제어하게 된다.
도 5에서는 제 2 축(z축)을 기준으로 회전각을 제어하는 동작 과정은 생략하였으나, 이러한 회전각 제어는 상기 회전판 및 회전 모터부(122a)의 구성으로 충분히 설명될 수 있을 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 어셈블리를 나타내는 블럭도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 어셈블리를 나타내는 사시도이다.
도면을 참조하면 본 실시예에 따른 코일 어셈블리(100)는 전술한 실시예에서의 제 2 조절부(122) 즉, 회전 모터부(122a) 대신 제 3 조절부(123)를 통해 코일(110)의 경사 방향을 제어하도록 구성된다.
이러한 제 3 조절부(123)는 코일 어셈블리(100)가 배치되는 제 1 평면의 제 3 축(y축)과 일정 각도 경사각을 형성하도록 제어하며, 상기 제 1 조절부(121)와 제 3 조절부(123)의 각 경사각 형성을 통해 코일판(111)의 경사 방향을 제어할 수 있게 된다.
즉, 전술한 실시예의 경우 제 1 축(x축)을 기준으로 경사각을 형성시킨 후 제 2 축(z축)을 기준으로 회전각 제어를 통해 목적하는 경사 방향으로 코일판(111)을 향하도록 구성한 것이고, 본 실시예의 경우 제 1 축(x축)과 제 3 축(y축)을 기준으로 각각 경사각 제어를 통해 코일판(111)을 목적하는 방향으로 경사지게 구성한 것이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타내는 블럭도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템(1000)은 무선 전력 신호를 출력하는 무선 전력 송신 장치와, 상기 무선 전력 신호를 수신하는 무선 전력 수신 장치를 포함하되 상기 무선 전력 송신 장치(200)는 상기 코일 어셈블리(100)를 포함하며, 상기 코일 어셈블리(100)는 무선 전력 신호를 출력하는 코일(110)과, 상기 코일(110)이 제 1 평면과 일정 경사각을 이루도록 구비되는 경사 조절부(120) 및 상기 코일(110)로 입력되는 입력 전류의 세기 및 위상 중 적어도 하나를 제어하고, 상기 경사 조절부(120)를 제어하는 제어부(130)를 포함한다.
이러한 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템(1000)는 전술한 코일 어셈블리(100)가 무선 전력 송신 장치(200)에 적용된 것으로 이와 함께 무선 전력 수신 장치(300) 또한 본 발명의 코일 어셈블리(100)가 적용될 수도 있다.
아울러 무선 전력 송신 장치(200)의 상기 제어부(130)는 상기 코일 어셈블리(100)의 무선 전력 신호를 수신하는 무선 전력 수신 장치로부터 충전상태정보를 수신하도록 구성되는데, 상기 제어부(130)는 이러한 충전상태정보에 기초하여 무선 전력 수신 장치가 감지되거나 무선 전력 수신 장치의 위치가 변경된 경우 경사 조절부의 경사 방향과 위상값을 산출하기 위한 최적화 과정을 수행할 수 있다.
즉, 상기 코일 어셈블리(100)가 출력하는 무선 전력 신호를 새로운 무선 전력 수신 장치가 수신하게 되면 충전상태정보를 전송하게 되고 이를 제어부(130)가 수신함으로써 새로운 무선 전력 수신 장치를 감지할 수 있고, 기존에 무선 전력 신호를 수신하는 무선 전력 수신 장치의 경우 위치 변화가 이루어지면, 충전상태정보가 변하게 되어 기존 무선 전력 수신 장치의 위치 변화를 감지할 수 있게 된다.
이에 따라 새로운 무선 전력 수신 장치의 감지 또는 기존 무선 전력 수신 장치의 위치 변화가 감지되면, 상기 제어부(130)는 최적화 과정을 수행하게 되는데, 이러한 최적화 과정은 무선 전력 신호의 전송 효율, 즉 이를 수신하는 무선 전력 수신 장치의 충전 효율이 가장 높은 무선 전력 송신 장치의 입력 전류 위상과 코일(110)의 경사 방향을 추출하기 위한 것이다.
이를 위해 상기 제어부(130)는 상기 최적화 과정에서 상기 입력 전류의 위상을 기설정된 범위 내에서 순차적으로 위상을 달리하여 무선 전력 신호를 전송하고, 상기 경사 조절부 제어를 통해 경사 방향을 기설정에 따라 순차적으로 달리하여 무선 전력 신호를 전송하여, 이에 대응하여 수신되는 무선 전력 수신 장치의 충전상태정보에 기초하여 무선 전력 수신 장치의 충전 전압값 또는 충전 전력값이 가장 높은 순간의 입력 전류 위상과 코일 경사 방향을 추출한다.
도 8에서는 무선 전력 송신 장치(200)와 무선 전력 수신 장치(300)에 모두 본 발명의 코일 어셈블리(100)가 적용된 경우를 도시하였으나, 무선 전력 송신 장치(200)에만 본 발명의 코일 어셈블리(100)가 적용될 수 있다.
아울러 상기 무선 전력 송신 장치(200)의 제어부(130)에는 전술한 바와 같이 무선 전력 수신 장치(300)의 충전상태정보를 수신하는 충전상태정보 수신부(133)가 구비되며, 상기 무선 전력 수신 장치(300)의 제어부(130)에는 전술한 바와 같이 수신되는 무선 전력 신호에 따라 충전 전압 또는 충전 전력을 산출하여 충전상태정보를 생성하고, 이를 무선 전력 송신 장치(200)로 전송하는 충전상태정보 산출부(134)가 구비된다 .
한편 상기 무선 전력 송신 장치(200)는 전원부(210)로부터 공급되는 입력 전류를 코일(110)이 무선 전력 신호로 출력하게 되고, 무선 전력 수신 장치(300)는 코일(110)이 무선 전력 신호를 수신하여 유도되는 유도 전류를 충전부(310)를 통해 저장하게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정은 균등물들로 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주 되어야 할 것이다.
100 : 코일 어셈블리
110 : 코일
111 : 코일판 112 : 볼연결부
113 : 지지부 113a : 지지체
113b : 회전판
120 : 경사 조절부
121 : 제 1 조절부 121a : 제 1 실린더
122 : 제 2 조절부 122a : 회전 모터부
123 : 제 3 조절부 123a : 제 2 실린더
130 : 제어부
131 : 입력 전류 제어부 132 : 경사 제어부
133 : 충전상태정보 수신부 134 : 충전상태정보 산출부
200 : 무선 전력 송신 장치
210 : 전원부
300 : 무선 전력 수신 장치
310 : 충전부
1000 : 무선 전력 전송 시스템
x : 제 1 축
z : 제 2 축
y : 제 3 축
110 : 코일
111 : 코일판 112 : 볼연결부
113 : 지지부 113a : 지지체
113b : 회전판
120 : 경사 조절부
121 : 제 1 조절부 121a : 제 1 실린더
122 : 제 2 조절부 122a : 회전 모터부
123 : 제 3 조절부 123a : 제 2 실린더
130 : 제어부
131 : 입력 전류 제어부 132 : 경사 제어부
133 : 충전상태정보 수신부 134 : 충전상태정보 산출부
200 : 무선 전력 송신 장치
210 : 전원부
300 : 무선 전력 수신 장치
310 : 충전부
1000 : 무선 전력 전송 시스템
x : 제 1 축
z : 제 2 축
y : 제 3 축
Claims (11)
- 제 1 평면상에 구비되고, 무선 전력 신호를 출력하거나 수신하는 코일 어셈블리에 있어서,
상기 코일 어셈블리는
무선 전력 신호를 출력하거나 수신하는 코일; 및
상기 코일이 제 1 평면과 일정 경사각을 이루도록 구비되는 경사 조절부;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 코일 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
상기 코일로 입력되는 입력 전류의 세기 및 위상 중 적어도 하나를 제어하는 제어부;가 더 포함되는 것
을 특징으로 하는 코일 어셈블리.
- 제2항에 있어서,
상기 제어부는
기설정된 방향으로 복수의 검출 신호를 전송하고, 이에 대응되어 수신되는 응답 신호를 기초로 하여 경사 방향 데이터를 산출하고,
상기 경사 방향 데이터를 기초로 상기 경사 조절부를 제어하여 상기 코일을 경사지게 제어하는 것
을 특징으로 하는 코일 어셈블리.
- 제2항에 있어서,
상기 경사 조절부는
상기 코일이 상기 제 1 평면의 제 1 축과 일정 경사각을 이루도록 하는 제 1 조절부; 및
상기 코일이 상기 제 1 평면의 수직방향인 제 2 축을 기준으로 일정 각도 회전하도록 하는 제 2 조절부;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 코일 어셈블리.
- 제2항에 있어서,
상기 경사 조절부는
상기 코일이 상기 제 1 평면의 제 1 축과 일정 경사각을 이루도록 하는 제 1 조절부; 및
상기 코일이 상기 제 1 평면의 제 3 축과 일정 경사각을 이루도록 하는 제 3 조절부;를 포함하되,
상기 제 1 축과 상기 제 3 축은 서로 직교하는 것
을 특징으로 하는 코일 어셈블리.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 특징을 갖는 코일 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 특징을 갖는 코일 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수신 장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 특징을 갖는 코일 어셈블리를 포함한 무선 전력 전송 시스템으로서,
상기 무선 전력 전송 시스템은
무선 전력 신호를 출력하는 무선 전력 송신 장치; 및
상기 무선 전력 신호를 수신하는 무선 전력 수신 장치;를 포함하되,
상기 무선 전력 송신 장치는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 특징을 갖는 코일 어셈블리를 포함하되,
상기 코일 어셈블리는
무선 전력 신호를 출력하는 코일;
상기 코일이 제 1 평면과 일정 경사각을 이루도록 구비되는 경사 조절부; 및
상기 코일로 입력되는 입력 전류의 세기 및 위상 중 적어도 하나를 제어하고, 상기 경사 조절부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 코일 어셈블리를 포함한 무선 전력 전송 시스템.
- 제8항에 있어서,
상기 제어부는
상기 코일 어셈블리의 무선 전력 신호를 수신하는 무선 전력 수신 장치로부터 충전상태정보를 수신하는 것
을 특징으로 하는 코일 어셈블리를 포함한 무선 전력 전송 시스템.
- 제9항에 있어서,
상기 제어부는
상기 충전상태정보에 기초하여 무선 전력 수신 장치가 감지되거나 무선 전력 수신 장치의 위치가 변경된 경우 경사 조절부의 경사 방향과 위상값을 산출하기 위한 최적화 과정을 수행하는 것
을 특징으로 하는 코일 어셈블리를 포함한 무선 전력 전송 시스템.
- 제10항에 있어서,
상기 제어부는
상기 최적화 과정에서
상기 입력 전류의 위상을 기설정된 범위 내에서 순차적으로 위상값을 달리하여 무선 전력 신호를 전송하고,
상기 경사 조절부의 제어를 통해 경사 방향을 기설정에 따라 순차적으로 달리하여 무선 전력 신호를 전송하여,
이에 대응하여 수신되는 충전상태정보를 기초하여 충전전압 또는 충전전력이 가장 높은 것으로 판단되는 위상값과 경사 방향을 산출하는 것
을 특징으로 하는 코일 어셈블리를 포함한 무선 전력 전송 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220019602A KR20230122854A (ko) | 2022-02-15 | 2022-02-15 | 코일 어셈블리와 이를 포함하는 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 수신 장치 및 무선 전력 전송 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220019602A KR20230122854A (ko) | 2022-02-15 | 2022-02-15 | 코일 어셈블리와 이를 포함하는 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 수신 장치 및 무선 전력 전송 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230122854A true KR20230122854A (ko) | 2023-08-22 |
Family
ID=87799844
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220019602A KR20230122854A (ko) | 2022-02-15 | 2022-02-15 | 코일 어셈블리와 이를 포함하는 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 수신 장치 및 무선 전력 전송 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230122854A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190105433A (ko) | 2018-03-05 | 2019-09-17 | 주식회사 아모센스 | 무선전력 송신장치 |
-
2022
- 2022-02-15 KR KR1020220019602A patent/KR20230122854A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190105433A (ko) | 2018-03-05 | 2019-09-17 | 주식회사 아모센스 | 무선전력 송신장치 |
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