WO2013089458A1 - 인체 영향을 최소화할 수 있는 무선 전력전송 장치 및 방법 - Google Patents

인체 영향을 최소화할 수 있는 무선 전력전송 장치 및 방법 Download PDF

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WO2013089458A1
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power transmission
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임승옥
원윤재
문연국
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전자부품연구원
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Definitions

  • the present invention relates to a wireless power transmission apparatus and method, and more particularly to a wireless power transmission apparatus and method that can minimize the effect of the magnetic field generation for the wireless power transmission to the human body.
  • a wireless charging system using magnetic induction is used as a wireless power transmission technology for wirelessly transmitting energy.
  • the magnetic induction method of inducing current through a magnetic field from one coil to another is very sensitive to the distance and relative position between the coils, so that the transmission efficiency drops rapidly even if the distance between the two coils is slightly dropped or twisted. Accordingly, this magnetic induction charging system can only be used in a short distance of several cm or less.
  • US Patent 7,741,735 discloses a non-radiative energy transfer method based on the attenuation wave coupling of the resonant field. This is because two resonators with the same frequency do not affect other non-resonators around them, but they tend to couple with each other and are introduced as a technology that can transfer energy over a long distance compared to conventional electromagnetic induction. .
  • an object of the present invention is to provide a wireless power transmission apparatus and method that can minimize the effect of the magnetic field generation for the wireless power transmission to the human body.
  • Another object of the present invention is to provide an apparatus and method capable of efficiently charging wirelessly while minimizing the effect of wireless power transfer on a human body.
  • the present invention includes a means capable of detecting a human body, and transmits power in a range that is harmless to the human body according to the detected position of the human body.
  • the wireless power transmission apparatus for transmitting power in a magnetic resonance induction method to an external wireless charger, a human body detecting unit for detecting a human body present around the wireless power transmission device; A determination unit determining an influence on the human body based on a position of the human body and received power according to a distance from the wireless power transmitter to the human body, and an output transmitted by the wireless power transmitter based on a determination result of the determination unit And a coil for transmitting the output power scaled by the power controller to the wireless charger.
  • the determination unit may determine the influence on the human body by referring to a look-up table that stores the distance from the wireless power transmission apparatus to the human body and the power size within a range harmless to the human body according to the distance.
  • the wireless power transmission apparatus may further include two or more amplifiers having different transmission power levels, and the power control unit causes the output power to be amplified by one of the two or more amplifiers based on the determination result. The magnitude of the output power can be adjusted.
  • the determination unit determines the influence on the human body based on the human body closest to the wireless power transmission apparatus of the two or more human body.
  • a power transmission method of a wireless power transmission apparatus is a power transmission method of a wireless power transmission apparatus that transmits power in a magnetic resonance induction method to an external wireless charger. Detecting a presence of a human body by operating a detection sensor; calculating a distance from the wireless power transmission device to the human body when it is determined that the human body exists as a result of the sensing step; Calculating an output power within a range that does not affect the human body based on a distance, and wherein the output power of the wireless power transmitter does not exceed an output power within a range that does not affect the human body; Adjusting the output power of the wireless power transmitter; And transmitting to a wireless charger.
  • the wireless power transmitter when the comparison result of the comparing step, when the output power within a range that does not affect the human body is smaller than the maximum output of the wireless power transmitter, the wireless power transmitter The output power of the can be adjusted.
  • the present invention by detecting the human body located in the vicinity of the wireless power transmission apparatus, by transmitting only the power of a range harmless to the human body according to the detected position it can minimize the effect on the human body due to wireless power transmission. .
  • FIG. 1 is a view showing a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless power transmission apparatus of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a graph showing a change in reception power according to a distance in a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view showing a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmission system includes a wireless power transmission apparatus 100 and a plurality of wireless chargers 200_1, 200_2,..., 200_N.
  • the wireless power transmitter 100 wirelessly supplies power to the wireless chargers 200_1, 200_2,..., 200_N through a magnetic resonance induction method, and may also be referred to as a charging base station.
  • the wireless chargers 200_1, 200_2,..., 200_N are located away from the wireless power transmitter 100 by a predetermined distance and are wirelessly supplied with power from the wireless power transmitter 100.
  • the wireless power transmitter 100 communicates with the wireless chargers 200_1, 200_2,..., 200_N to include wireless chargers 200_1, 200_2, including identification information, types, locations, or states of charge of the wireless chargers. , 200_N), and transmits power in a magnetic resonance induction method to the wireless chargers 200_1, 200_2,..., 200_N based on the charging information.
  • the wireless power transmission apparatus 100 may be implemented as a fixed type or a mobile type, and when implemented as a fixed type, the wireless power transmission device 100 may be installed in a furniture such as a ceiling or a table indoors, or may be installed in an implant type in a bus stop or a subway station outdoors. In addition, the wireless power transmission apparatus 100 may be installed inside a moving object such as a vehicle, a train, a subway. When the wireless power transmission apparatus 100 is implemented as a mobile, the wireless power transmission apparatus 100 may be implemented as a separate mobile apparatus or may be implemented as part of another digital device such as a cover of a notebook computer. .
  • the wireless chargers 200_1, 200_2, .., 200_N may include all digital devices including batteries such as various mobile terminals, digital cameras, and notebook computers, and are not easily accessible from underground, underwater, and inside buildings. It may also be an electronic device such as a sensor and a measuring instrument.
  • the wireless power transmission apparatus 100 and the wireless chargers 200_1, 200_2,..., 200_N are located at a predetermined distance apart from each other, the wireless power transmission apparatus There is a possibility that the human body 300_1, 300_2 is located between the 100 and the wireless chargers 200_1, 200_2,..., 200_N.
  • the wireless power transmission system it is determined whether the human body is located within the wireless power transmission radius, and when the human body is located, the output of the wireless power transmission apparatus to minimize the influence on the human body. Adjust
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless power transmission apparatus of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
  • the apparatus 100 for transmitting power wirelessly includes a human body detecting unit 110 for detecting a human body located within a wireless power transmission radius, and received power according to a position and distance of a human body.
  • the determination unit 120 to determine the impact on the human body based on.
  • the human body is located within the power conversion unit 140 and the wireless power transmission radius that receives power from an external power supply 10 and converts the power ... based on the determination result of the determination unit 120
  • the central processing unit 130 is included.
  • the power whose output is controlled by the power controller 150 is transmitted to the wireless chargers 200_1, 200_2,..., 200_N through the coil 160 using a magnetic resonance induction method.
  • the human body detecting unit 110 may be configured using an infrared sensor, a motion sensor, an ultrasonic sensor, a radar, and the like as a means for detecting the presence and the position of the human body.
  • the method of detecting a human body may vary depending on what is used as a means for detecting a human body, and when there are several people, it is preferable to detect the human body based on the nearest person.
  • the determination unit 120 stores power in a range such as a lookup table that is harmless to the human body according to the distance from the wireless power transmission apparatus 100, and determines the human body detected by the human body detection unit 110. Depending on the location, it is possible to determine the reception power of a range that is harmless to the human body.
  • the lookup table may be determined according to a physical experiment result, and as the distance from the wireless power transmitter 100 increases, the received power decreases (see the graph of FIG. 3). The power that the power transmission apparatus 100 can transmit becomes large.
  • the lookup table may be configured as shown in the following [Table 1], for example.
  • the power controller 150 controls the output power based on the determination result of the determination unit 120.
  • the method of adjusting the output power by the power controller 150 may be implemented in various ways. For example, the power supplied from the power supply source may be adjusted, or the resonator (coil) may be adjusted to adjust the transmission power. In the latter case, the power can be controlled by using a power supply supplying a constant output power (DC voltage control), and adjusting the duty of the square wave and a plurality of amplifiers and attenuators having different transmission power levels.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
  • the human body detecting sensor provided in the wireless power transmission apparatus 100 operates (S410) to detect the presence of a human body (S420).
  • charging may be performed immediately (S470).
  • the output power within the range that does not affect the human body is referred to by referring to a look-up table that stores the distance from the wireless power transmission apparatus 100 to the human body and the human hazard data (for example, the range of harmless to the human body). Calculate (S440).
  • step S440 When the output power calculated in step S440 is compared with the maximum power of the wireless power transmitter 100 and the calculated output power is greater than or equal to the maximum power (No in S450), the power of the wireless power transmitter 100 is not adjusted. If it does not have the effect on the human body, so it can be charged as it is (S470).
  • the output power of the wireless power transmitter 100 may use the output power calculated in step S440.
  • the output power is adjusted so as not to exceed (S460), and charging is performed with the adjusted output power (S470).
  • the wireless power transmission apparatus 100 may operate in two modes in which the user should consider whether or not to be harmful to the human body and in which there is no need to consider whether or not to be harmful to the human body. You can also use it.
  • the output power may be adjusted in consideration of this point.
  • the human body 300_1 and 300_2 may wirelessly. Although present in a position closer to the wireless power transmitter 100 than the charger N (200_N), if the wireless power transmitter 100 can be adjusted to transmit power only in the direction of the wireless charger N (200_N) human body (300_1) , 300_2) may not be significant. Therefore, if necessary, by using a technique similar to beamforming to transmit power only toward the charging target wireless charger, it is possible to increase the charging efficiency while minimizing the effect on the human body.

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Abstract

본 발명에서는 무선 전력전송 장치에 인체를 검출할 수 있는 수단을 구비하고, 인체가 검출된 위치에 따라 인체에 무해한 범위의 전력을 송신한다. 본 발명에 따른 무선 전력전송 장치는, 무선 전력전송 장치 주위에 존재하는 인체를 검출하는 인체 검출부와, 인체의 위치와 상기 무선 전력전송 장치로부터 인체까지의 거리에 따른 수신 전력을 기반으로 인체에 미치는 영향을 판단하는 판단부와, 상기 판단부의 판단 결과에 기반하여 상기 무선 전력전송 장치가 송신하는 출력 전력의 크기를 조절하는 전력 조절부와, 상기 전력 조절부에 의해 크기가 조절된 상기 출력 전력을 상기 무선 충전기기로 전송하는 코일을 포함한다.

Description

인체 영향을 최소화할 수 있는 무선 전력전송 장치 및 방법
본 발명은 무선 전력전송 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 무선 전력전송을 위한 자기장 발생이 인체에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 무선 전력전송 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선으로 에너지를 전달하는 무선 전력 전송 기술로서 자기유도 현상을 이용한 무선 충전 시스템이 사용되고 있다.
예컨대, 전동칫솔 또는 무선 면도기 등이 전자기 유도의 원리로 충전되며, 최근에는 전자기 유도를 이용하여 휴대전화나 PDA, MP3 플레이어, 노트북 컴퓨터와 같은 휴대기기를 충전할 수 있는 무선충전제품들이 출시되고 있다.
그러나, 하나의 코일에서 다른 코일로 자기장을 통해 전류를 유도하는 자기유도 방식은 코일 사이의 거리 및 상대적 위치에 매우 민감하여 두 코일 사이의 거리가 약간 떨어지거나 틀어져도 전송 효율이 급속히 떨어진다. 이에 따라 이러한 자기유도 방식의 충전 시스템은 수 cm 이하의 근거리에서만 사용할 수 있다는 약점이 있다.
한편, 미국특허 7,741,735호에서는 공진장의 감쇄파 결합에 기반을 둔 비방사형 에너지 전달 방식을 개시하고 있다. 이는 두 개의 동일한 주파수를 갖는 공진체가 주위의 다른 비공진체와는 영향을 미치지 않지만 서로 커플링하려는 경향을 가지는 점을 이용한 것으로 기존의 전자기 유도에 비하여 먼 거리까지 에너지를 전달할 수 있는 기술로서 소개되고 있다.
이와 같은 자기공진유도 방식을 사용하는 무선 전력전송 기술에서는, 자기장을 이용하여 먼 거리까지 에너지를 전달할 수 있지만, 이에 따라 무선 전력전송 장치와 무선 전력수신 장치 사이에 존재하는 물체에 대해서도 영향을 미칠 가능성이 있다. 특히, 인체가 무선 전력전송 반경 내에 위치하는 경우에는 무선 전력전송이 인체에 미치는 영향을 최소화하는 것이 필요하다.
본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 무선 전력전송을 위한 자기장 발생이 인체에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 무선 전력전송 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는 무선 전력전송이 인체에 미치는 영향을 최소화하면서 효율적으로 무선 충전을 할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
이와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 인체를 검출할 수 있는 수단을 구비하고, 인체가 검출된 위치에 따라 인체에 무해한 범위의 전력을 송신한다.
즉, 본 발명의 일면에 따른 무선 전력전송 장치는, 외부의 무선 충전기기로 자기공진유도 방식으로 전력을 송신하는 무선 전력전송 장치로서, 상기 무선 전력전송 장치 주위에 존재하는 인체를 검출하는 인체 검출부와, 인체의 위치와 상기 무선 전력전송 장치로부터 인체까지의 거리에 따른 수신 전력을 기반으로 인체에 미치는 영향을 판단하는 판단부와, 상기 판단부의 판단 결과에 기반하여 상기 무선 전력전송 장치가 송신하는 출력 전력의 크기를 조절하는 전력 조절부와, 상기 전력 조절부에 의해 크기가 조절된 상기 출력 전력을 상기 무선 충전기기로 전송하는 코일을 포함한다.
상기 판단부는 무선 전력전송 장치로부터 인체까지의 거리와 상기 거리에 따른 인체에 무해한 범위의 전력 크기를 미리 저장해 둔 룩업 테이블을 참조하여 상기 인체에 미치는 영향을 판단할 수 있다.
상기 무선 전력전송 장치는 서로 다른 송신 파워 레벨을 갖는 두 개 이상의 앰프를 더 포함할 수 있으며, 상기 전력 조절부는 상기 판단 결과에 기반하여 상기 두 개 이상의 앰프 중 하나에 의하여 상기 출력 전력이 증폭되도록 함으로써 상기 출력 전력의 크기를 조절할 수 있다.
한편, 상기 인체 검출부에 의하여 둘 이상의 인체가 검출되는 경우, 상기 판단부는 상기 둘 이상의 인체 중 상기 무선 전력전송 장치로부터 가장 가까운 인체를 기준으로 인체에 미치는 영향을 판단하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 면에 따른 무선 전력전송 장치의 전력전송 방법은, 외부의 무선 충전기기로 자기공진유도 방식으로 전력을 송신하는 무선 전력전송 장치의 전력전송 방법으로서, 상기 무선 전력전송 장치에 구비된 인체 검출 센서가 동작하여 인체의 존재를 감지하는 단계와, 상기 감지하는 단계의 감지 결과 인체가 존재하는 것으로 판단되는 경우, 상기 무선 전력전송 장치로부터 상기 인체까지의 거리를 계산하는 단계와, 계산된 상기 거리에 기반하여 상기 인체에 영향을 미치지 않는 범위 내의 출력 전력을 계산하는 단계와, 상기 무선 전력전송 장치의 출력 전력이 상기 상기 인체에 영향을 미치지 않는 범위 내의 출력 전력을 넘지 않도록 상기 무선 전력전송 장치의 출력 전력을 조절하는 단계와, 조절된 상기 무선 전력전송 장치의 출력 전력을 상기 무선 충전기기로 전송하는 단계를 포함한다.
여기에서, 상기 인체에 영향을 미치지 않는 범위 내의 출력 전력을 계산하는 단계 이후에, 상기 인체에 영향을 미치지 않는 범위 내의 출력 전력과 상기 무선 전력전송 장치의 최대 출력을 비교하는 단계를 더 포함하며, 상기 무선 전력전송 장치의 출력 전력을 조절하는 단계에서는, 상기 비교하는 단계의 비교 결과, 상기 인체에 영향을 미치지 않는 범위 내의 출력 전력이 상기 무선 전력전송 장치의 최대 출력보다 작은 경우 상기 무선 전력전송 장치의 출력 전력을 조절하도록 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 무선 전력전송 장치의 주변에 위치하는 인체를 검출하여, 인체가 검출된 위치에 따라 인체에 무해한 범위의 전력만을 송신하도록 함으로써 무선 전력전송에 따른 인체에의 영향을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템의 무선 전력전송 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템에서 거리에 따른 수신전력의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하에서, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 인체 영향을 최소화할 수 있는 무선 전력전송 장치 및 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템은 무선 전력전송 장치(100)와 다수의 무선 충전기기(200_1, 200_2, .., 200_N)를 포함하여 구성된다.
무선 전력전송 장치(100)는 자기공진유도 방식을 통해 무선으로 무선 충전기기(200_1, 200_2, .., 200_N)에 전력을 공급하며, 충전 베이스 스테이션이라고 하기도 한다.
무선 충전기기(200_1, 200_2, .., 200_N)는 무선 전력전송 장치(100)와 소정의 거리만큼 떨어진 곳에 위치하며 무선 전력전송 장치(100)로부터 무선으로 전력을 공급받는다.
무선 전력전송 장치(100)는 무선 충전기기(200_1, 200_2, .., 200_N)와 통신하여 무선 충전기기의 식별정보, 종류, 위치, 또는 충전상태를 포함하는 무선 충전기기(200_1, 200_2, .., 200_N)의 정보를 수신할 수 있으며, 이와 같은 충전 정보를 바탕으로 무선 충전기기(200_1, 200_2, .., 200_N)로 자기공진유도 방식으로 전력을 전송한다.
무선 전력전송 장치(100)는 고정형 또는 이동형으로 구현될 수 있으며, 고정형으로 구현될 경우 실내에서는 천장이나 테이블 등의 가구 등에 설치될 수 있고, 실외에서는 버스 정류장이나 지하철역 등에 임플란트 형식으로 설치될 수 있으며, 무선 전력전송 장치(100)가 차량이나 기차, 지하철과 같은 이동체의 내부에 설치될 수도 있다. 무선 전력전송 장치(100)가 이동형으로 구현되는 경우에는, 무선 전력전송 장치(100) 자체가 별도의 이동형 장치로 구현될 수도 있고, 노트북 컴퓨터의 덮개 등과 같이 다른 디지털 기기의 일부로서 구현될 수도 있다.
무선 충전기기(200_1, 200_2, .., 200_N)는 각종 모바일 단말기, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터 등 배터리를 구비하는 모든 디지털 기기를 포함할 수 있으며, 지중, 수중, 건물 내부 등 접근이 용이하지 않은 곳에 배치되는 센서 및 계측기 등의 전자기기가 될 수도 있다.
그런데, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템에서는 무선 전력전송 장치(100)와 무선 충전기기(200_1, 200_2, .., 200_N)가 소정의 거리만큼 떨어진 곳에 위치하게 되므로, 무선 전력전송 장치(100)와 무선 충전기기(200_1, 200_2, .., 200_N) 사이에 인체(300_1, 300_2)가 위치하게 될 가능성이 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템에서는 무선 전력전송 반경 내에 인체가 위치하는지의 여부를 판단하고, 인체가 위치하는 경우에는 인체에 미치는 영향을 최소화할 수 있도록 무선 전력전송 장치의 출력을 조절한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템의 무선 전력전송 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 장치(100)는 무선 전력전송 반경 내에 위치하는 인체를 검출하는 인체 검출부(110)와, 인체의 위치와 거리에 따른 수신 전력을 기반으로 인체에 미치는 영향을 판단하는 판단부(120)를 포함한다. 또한, 외부의 전력 공급원(10)으로부터 전력을 공급받아 이를 ... 변환하는 전력 변환부(140)와 무선 전력전송 반경 내에 인체가 위치할 경우 판단부(120)의 판단 결과에 기반하여 전력 변환부(140)로부터 전달되는 전력을 조절하는 전력 조절부(150)를 포함하며, 판단부(120), 전력 변환부(140), 및 전력 조절부(150)와 연결되어 이들 구성요소를 제어하는 중앙 처리부(130)를 포함한다. 전력 조절부(150)에 의하여 출력이 조절된 전력은 코일(160)을 통하여 자기공진유도 방식을 이용해 무선 충전기기(200_1, 200_2, .., 200_N)로 전송된다.
인체 검출부(110)는 인체의 존재와 위치를 검출하기 위한 수단으로서, 적외선 센서, 움직임 센서, 초음파 센서, 레이더 등을 이용하여 구성할 수 있다.
인체를 검출하는 방법은 인체 검출 수단으로 무엇을 사용하는지에 따라 달라질 수 있으며, 여러 사람이 존재하는 경우 가장 가까운 사람을 기준으로 하여 검출하는 것이 바람직하다.
판단부(120)는 무선 전력전송 장치(100)로부터의 거리에 따라 인체에 무해한 범위의 전력을 룩업 테이블(lookup table)과 같은 형태로 저장하여 두고, 인체 검출부(110)에 의해 검출된 인체의 위치에 따라 인체에 무해한 범위의 수신전력을 결정할 수 있다.
룩업 테이블은 물리적 실험결과에 따라 결정될 수 있으며, 통상 무선 전력전송 장치(100)로부터의 거리가 멀어질수록 수신 전력은 감소하게 되므로(도 3의 그래프 참조), 인체가 검출된 위치가 멀수록 무선 전력전송 장치(100)가 전송할 수 있는 출력은 커지게 된다.
룩업 테이블은 예를 들면 다음의 [표 1]과 같이 구성될 수 있다.
표 1
인체 검출 위치 최대 출력 전력
10cm 0.016W
20cm 0.089W
30cm 0.246W
40cm 0.505W
50cm 0.883W
60cm 1.394W
70cm 2.049W
80cm 2.826W
90cm 3.842W
1m 5W
한편, 전력 조절부(150)는 판단부(120)의 판단 결과에 근거하여 출력 전력을 제어한다. 전력 조절부(150)가 출력 전력을 조절하는 방법은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 전력 공급원으로부터 공급되는 전력 자체를 조절하거나, 공진부(코일)에서 송신 전력을 조절하도록 할 수도 있다. 후자의 경우 일정한 출력의 전력을 공급하는 전력 공급원을 사용하면서(DC 전압조절), 구형파의 duty 조절, 서로 다른 송신 파워 레벨을 갖는 다수의 앰프, 감쇄기 등을 구비하여 전력을 조절할 수 있다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 인체 영향을 최소화할 수 있는 무선 전력전송 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4에 나타난 바와 같이, 무선 전력전송 장치(100)에 구비된 인체 검출 센서가 동작하여(S410), 인체의 존재를 감지한다(S420).
감지 결과 인체가 존재하지 않는 것으로 판단되면(S420의 "아니오"), 출력 전력을 조절할 필요가 없으므로 바로 충전을 수행할 수 있다(S470).
이에 비하여, 인체가 존재하는 것으로 판단된 경우(S420의 "예), 무선 전력전송 장치(100)로부터 인체까지의 거리를 계산한다(S430).
다음, 무선 전력전송 장치(100)로부터 인체까지의 거리와 인체 유해성 데이터(예를 들면, 인체에 무해한 범위의 전력)를 미리 저장해 둔 룩업 테이블을 참조하여 인체에 영향을 미치지 않는 범위 내의 출력 전력을 계산한다(S440).
S440 단계에서 계산된 출력 전력을 무선 전력전송 장치(100)의 최대전력과 비교하여 계산된 출력 전력이 최대 전력 이상인 경우(S450의 "아니오")에는 무선 전력전송 장치(100)의 전력을 조절하지 않더라도 인체에 미치는 영향이 없는 경우에 해당되므로 그대로 충전을 수행하면 된다(S470).
반대로, S440 단계에서 계산된 출력 전력이 무선 전력전송 장치(100)의 최대전력보다 작은 경우(S450의 "예")에는 무선 전력전송 장치(100)의 출력 전력이 S440 단계에서 계산된 출력 전력을 넘지 않도록 출력 전력을 조절하고(S460), 조절된 출력 전력으로 충전을 수행한다(S470).
한편, 무선 전력전송 장치(100)의 설치 환경이 지중시설물 등을 충전하기 위하여 지중으로 무선 전력을 전송하도록 되어 있는 경우와 같이 인체의 존재여부를 고려할 필요가 없는 상황이 있을 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 무선 전력전송 장치(100)가 인체 유해 여부를 고려하여야 하는 모드와 인체 유해 여부를 고려할 필요가 없는 두 가지 모드로 동작할 수 있도록 하고, 필요에 따라 두 가지 모드를 선택적으로 사용하도록 할 수도 있다.
또한, 무선 전력전송 장치와 인체 및 무선 충전기기의 상대적 위치에 따라 인체에 미치는 영향이 다르게 될 수 있으므로 이러한 점을 고려하여 출력전력을 조절할 수도 있다.
예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같은 무선 전력전송 시스템에서 무선 전력전송 장치(100)가 무선 충전기기 N(200_N)에 대해서만 무선 전력을 전송하고자 하는 경우라면, 인체(300_1, 300_2)가 무선 충전기기 N(200_N)에 비하여 무선 전력전송 장치(100)에 가까운 위치에 존재하지만, 무선 전력전송 장치(100)가 무선 충전기기 N(200_N) 방향으로만 전력을 전송하도록 조절할 수 있다면 인체(300_1, 300_2)에 미치는 영향은 크지 않을 수도 있다. 따라서, 필요한 경우 빔포밍과 유사한 기술을 이용하여 충전 대상 무선 충전기기 방향으로만 전력을 송신하도록 함으로써, 인체에 대한 영향을 최소화하면서도 충전 효율을 높일 수 있다.
이상에서 바람직한 실시예를 기준으로 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 장치 및 방법은 반드시 상술된 실시예에 제한되는 것은 아니며 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (8)

  1. 외부의 무선 충전기기로 자기공진유도 방식으로 전력을 송신하는 무선 전력전송 장치로서,
    상기 무선 전력전송 장치 주위에 존재하는 인체를 검출하는 인체 검출부와,
    인체의 위치와 상기 무선 전력전송 장치로부터 인체까지의 거리에 따른 수신 전력을 기반으로 인체에 미치는 영향을 판단하는 판단부와,
    상기 판단부의 판단 결과에 기반하여 상기 무선 전력전송 장치가 송신하는 출력 전력의 크기를 조절하는 전력 조절부와,
    상기 전력 조절부에 의해 크기가 조절된 상기 출력 전력을 상기 무선 충전기기로 전송하는 코일을 포함하는 무선 전력전송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 판단부는 무선 전력전송 장치로부터 인체까지의 거리와 상기 거리에 따른 인체에 무해한 범위의 전력 크기를 미리 저장해 둔 룩업 테이블을 참조하여 상기 인체에 미치는 영향을 판단하는 무선 전력전송 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    서로 다른 송신 파워 레벨을 갖는 두 개 이상의 앰프를 더 포함하며,
    상기 전력 조절부는,
    상기 판단 결과에 기반하여, 상기 두 개 이상의 앰프 중 하나에 의하여 상기 출력 전력이 증폭되도록 함으로써 상기 출력 전력의 크기를 조절하는 무선 전력전송 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인체 검출부에 의하여 둘 이상의 인체가 검출되는 경우, 상기 판단부는 상기 둘 이상의 인체 중 상기 무선 전력전송 장치로부터 가장 가까운 인체를 기준으로 인체에 미치는 영향을 판단하는 무선 전력전송 장치.
  5. 외부의 무선 충전기기로 자기공진유도 방식으로 전력을 송신하는 무선 전력전송 장치의 전력전송 방법으로서,
    상기 무선 전력전송 장치에 구비된 인체 검출 센서가 동작하여 인체의 존재를 감지하는 단계와,
    상기 감지하는 단계의 감지 결과 인체가 존재하는 것으로 판단되는 경우, 상기 무선 전력전송 장치로부터 상기 인체까지의 거리를 계산하는 단계와,
    계산된 상기 거리에 기반하여 상기 인체에 영향을 미치지 않는 범위 내의 출력 전력을 계산하는 단계와,
    상기 무선 전력전송 장치의 출력 전력이 상기 상기 인체에 영향을 미치지 않는 범위 내의 출력 전력을 넘지 않도록 상기 무선 전력전송 장치의 출력 전력을 조절하는 단계와,
    조절된 상기 무선 전력전송 장치의 출력 전력을 상기 무선 충전기기로 전송하는 단계를 포함하는 무선 전력전송 장치의 전력전송 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인체에 영향을 미치지 않는 범위 내의 출력 전력을 계산하는 단계 이후에, 상기 인체에 영향을 미치지 않는 범위 내의 출력 전력과 상기 무선 전력전송 장치의 최대 출력을 비교하는 단계를 더 포함하며,
    상기 무선 전력전송 장치의 출력 전력을 조절하는 단계에서는, 상기 비교하는 단계의 비교 결과, 상기 인체에 영향을 미치지 않는 범위 내의 출력 전력이 상기 무선 전력전송 장치의 최대 출력보다 작은 경우 상기 무선 전력전송 장치의 출력 전력을 조절하는 것인 무선 전력전송 장치의 전력전송 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 무선 전력전송 장치는 서로 다른 송신 파워 레벨을 갖는 두 개 이상의 앰프를 포함하며,
    상기 무선 전력전송 장치의 출력 전력을 조절하는 단계는, 상기 두 개 이상의 앰프 중 하나를 선택하여 상기 두 개 이상의 앰프 중 선택된 하나에 의하여 상기 출력 전력을 증폭하는 단계를 포함하는 무선 전력전송 장치의 전력전송 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 인체에 영향을 미치지 않는 범위 내의 출력 전력을 계산하는 단계에서는, 상기 전력전송 장치로부터 인체까지의 거리와 상기 거리에 따른 인체에 무해한 범위의 전력 크기를 미리 저장해 둔 룩업 테이블을 참조하여 상기 인체에 영향을 미치지 않는 범위 내의 출력 전력을 계산하는 것인 무선 전력전송 장치의 전력전송 방법.
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