WO2018038572A1 - 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템 - Google Patents

무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템 Download PDF

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WO2018038572A1
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wireless power
wheel
power transmission
wireless
sensor
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PCT/KR2017/009313
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주병찬
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주식회사 아모센스
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    • B60C23/0488—Movement sensor, e.g. for sensing angular speed, acceleration or centripetal force
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/70—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the reduction of electric, magnetic or electromagnetic leakage fields

Definitions

  • the present invention relates to a power supply system for a wheel-mounted sensor of a vehicle, and more particularly, to a power supply system for a wheel-mounted sensor using a wireless power transmission method in which a sensor is driven using a power supplied through a wireless power transmission method. It is about.
  • a sensor operating by receiving DC power may receive power from the outside through a wire or may be supplied with driving power through its own battery.
  • Such sensors are applied to various products requiring sensing such as vehicles and electronic products.
  • the senor is applied to a tire pressure monitoring system (TPMS) that is mounted inside a tire of a vehicle to detect the air pressure of the tire and inform the driver of the detected result in a wireless manner.
  • TPMS tire pressure monitoring system
  • the conventional tire pneumatic auto-sensing system uses the power supplied from the battery as the driving power of the sensor module by mounting the battery in the sensor module itself.
  • the battery since the battery has a life limit regardless of the size of the size, it needs to be replaced after a predetermined time has elapsed.
  • the conventional tire air pressure automatic detection system has a problem that the replacement is very cumbersome and difficult because the sensor module is mounted inside the tire.
  • the conventional tire pressure auto-sensing system operates in a manner of periodically sensing every time to minimize the use of the battery. For this reason, when the sensor module is mounted on the wheel side of the vehicle, there is a problem that it is practically impossible to detect the current state in real time because continuous detection is impossible.
  • the present invention has been made in view of the above, the wheel-mounted sensor using a wireless power transmission method capable of continuously driving the sensor by supplying driving power to the sensor side mounted on the wheel side of the vehicle through the wireless power transmission method
  • the purpose is to provide a power supply system.
  • the present invention is to supply the drive power to the sensor module mounted to the wheel to generate information about the state of the wheel including the wheel rim and tire, installed on the vehicle body side
  • a wireless power transmission module electrically connected to a battery of the vehicle and converting power supplied from the battery to be transmitted in a wireless manner;
  • a wireless power reception module installed at the wheel side and receiving the wireless power transmitted from the wireless power transmission module and providing the wireless power to the driving power of the sensor module.
  • the wireless power transmission module may be installed to face the wireless power receiving module in the vehicle body portion does not occur when the rotation of the wheel rotation, preferably wireless power reception antenna and wireless power transmission corresponding to each other
  • the credit antennas can be installed to face each other.
  • the wireless power receiving module may be installed on one surface of the wheel rim.
  • the sensor module may include a sensor for detecting the state information of the wheel, and a wireless transmission unit for transmitting the information obtained through the sensor as a wireless signal.
  • the wireless power received through the wireless power receiving module may be continuously supplied to the sensor module side so that the sensor can detect the information on the state of the wheel in real time.
  • the vehicle body may further include a wireless receiver configured to receive a radio signal transmitted from the wireless transmitter, and an output unit configured to output status information on wheels received through the wireless receiver as at least one of voice, graphics, and text. May be included.
  • the state information for the wheel is at least one of the air pressure of the tire, the noise generated from the tire when the tire rotates, the amount of tire deformation, the amount of tire wear, the mileage of the tire, the use time of the tire and the rotation speed of the wheel rim It may include.
  • the wireless power transmitting module may include at least one wireless power transmitting antenna for transmitting wireless power, and an inverter for converting DC power supplied from the battery into AC power
  • the wireless power receiving module includes: It may include a wireless power receiving antenna for receiving the wireless power transmitted from the wireless power transmission antenna, and a converter for converting the AC power received from the wireless power receiving antenna into a DC power.
  • annular shielding sheet may be disposed on one surface of the wireless power transmitting antenna and the wireless power receiving antenna.
  • the shielding sheet may be any one of an amorphous ribbon sheet, a ferrite sheet and a polymer sheet.
  • the senor since the driving power is supplied to the sensor side mounted on the wheel side of the vehicle through the wireless power transmission method, the sensor can be continuously driven and the driver of the vehicle can check the detection result by the sensor in real time.
  • the overall size of the sensor module can be reduced, and various problems such as an increase in maintenance costs associated with battery replacement can be fundamentally solved.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a state in which a power supply system for a wheel-mounted sensor using a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention is applied to a vehicle;
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an exemplary position in which a power supply system for a wheel-mounted sensor using a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention is mounted on a vehicle;
  • FIG. 3 is an enlarged view of a portion “A” of FIG. 2;
  • FIG. 4 is a view showing various forms of a brake dust cover mounted with a wireless power transmission antenna applied to a power supply system for a wheel-mounted sensor using a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention
  • 5A and 5B are front views illustrating a mounting state of the wireless power transmission module applied to FIG. 4.
  • the sensor module is wheelrim 21 by providing driving power to the sensor module mounted on the wheel 20 of the vehicle as shown in FIG. 1. And state information about the wheel 20 including the tire 22.
  • the sensor module 30 installed on the wheel 20 side of the vehicle generates state information of the wheel 20 based on the detected information by detecting a state of the wheel 20 when the vehicle is running or not running. And the generated status information can be sent to the outside.
  • the sensor module 30 may include a sensor for detecting the state information of the wheel 20, and a wireless transmitter for transmitting the information obtained through the sensor as a radio signal.
  • the senor may be a variety of known sensors suitable for the intended use.
  • the sensor may be a known air pressure sensor, an acceleration sensor, a speed sensor, a force sensor, a sound absorption sensor, or the like, or may be a small camera for capturing an image.
  • the sensor module 30 detects the state of the tire 22 or the wheel rim 21 on which the tire 22 is mounted through a corresponding sensor mounted on the wheel 20. , The noise generated from the tire 22 during rotation, the amount of deformation of the tire 22, the amount of wear of the tire 22, the travel distance of the tire 22, the operating time of the tire 22 and the rotation speed of the wheel rim 21 One or more state information regarding the state of the wheel 20 may be generated. In addition, the sensor module 30 may estimate or measure the state information of the road surface based on the state information of the wheel 20 obtained through sensing.
  • the type of the sensor module 30 is not limited thereto, and it is to be understood that all the various known sensors mounted on the wheel 20 side of the vehicle may be applied.
  • the state information on the wheel 20 obtained through the sensor can be transmitted to the ECU (Electronic control unit) 40 side of the vehicle through the wireless transmitter, the wheel 20 through the ECU 40
  • the state information about may be provided to the driver side.
  • An output unit may be included.
  • the wireless receiver and the output unit may be controlled through the ECU (40).
  • the output unit may be an instrument panel or a display installed in the vehicle, and the display may be a display of a navigation device mounted on the vehicle.
  • the communication method between the wireless transmitter and the wireless receiver is known that a variety of known wireless communication methods such as RF communication, Bluetooth communication, Zigbee communication can all be used.
  • the sensor module 30 may be mounted on one surface of the wheel rim 21 to be prevented from being exposed to the outside by the tire 22 coupled to the wheel rim 21 (see FIG. 3). It may also be mounted on the valve cap side for injecting air into 22).
  • the sensor module 30 may be driven using wireless power transmitted through a wireless power transmission method. That is, the sensor module 30 may be electrically connected to the wireless power receiving module 200 and may be driven by using the power provided from the wireless power receiving module 200.
  • the power supply system for a wheel-mounted sensor using a wireless power transmission method according to the present invention may be continuously supplied to the sensor module 30 through a known wireless power transmission method.
  • the sensor module 30 since there is no capacity limitation of the battery as compared with the conventional method of receiving driving power from the battery mounted on the sensor module 30, the sensor module 30 may be continuously operated.
  • the state information on the wheel can be continuously detected through the sensor module 30 which is continuously operated, and the wheel Status information can be generated continuously without interruption.
  • the driver can immediately check the state information on the wheels continuously generated through the sensor module 30 to quickly respond to an emergency situation and prevent the occurrence of a safety accident related to the wheels of the vehicle. can do.
  • the replacement of the battery is periodically accompanied by a mandatory, but applying a power supply system for a wheel-mounted sensor using a wireless power transmission method according to the present invention.
  • a power supply system for a wheel-mounted sensor using a wireless power transmission method according to the present invention There is no need to install a battery in the sensor module 30 itself, so periodic battery replacement is unnecessary. Accordingly, the maintenance cost for replacing the battery can be fundamentally reduced and permanent use can be possible.
  • the power supply system for a wheel-mounted sensor using a wireless power transmission method includes a wireless power transmission module 100 and a wireless power receiving module 200.
  • the wireless power transmission module 100 may include an inverter for converting the DC power supplied from the battery 50 of the vehicle into AC power
  • the wireless power receiving module 200 is the wireless power transmission module It may include a converter for converting the AC power received from the (100) to a DC power.
  • the wireless power transmission module 100 may include at least one wireless power transmission antenna 110 for transmitting the wireless power in the form of a magnetic field by converting the power provided from the battery 50,
  • a shielding sheet 120 may be disposed on one surface of the wireless power transmission antenna 110 to shield a magnetic field generated by the wireless power transmission antenna 110 and focus in a required direction.
  • the wireless power receiving module 200 may include a wireless power receiving antenna 210 for receiving wireless power transmitted from the wireless power transmitting antenna 110, the wireless power receiving antenna 210 Shielding sheet 220 for shielding the magnetic field generated by the wireless power receiving antenna 210 to focus in the required direction may be disposed on one side of the).
  • the wireless power reception antenna 210 and the wireless power transmission antenna 110 may serve as a wireless power transmission antenna for transmitting or receiving wireless power in the form of a magnetic field
  • a circuit board Copper foil or conductive ink may be patterned in the form of a loop on one surface of, or a conductive member having a predetermined wire diameter may be wound in the form of a loop.
  • the shielding sheets 120 and 220 disposed on one surface of the wireless power reception antenna 210 and the wireless power transmission antenna 110 may include a material having magnetic properties to shield a magnetic field.
  • the shielding sheets 120 and 200 may include an amorphous ribbon sheet, a ferrite sheet, a polymer sheet, and the like, but are not limited thereto.
  • the detailed configuration of the wireless power receiving module 200 and the wireless power transmission module 100 and the wireless power transmission method are well-known contents, and thus detailed descriptions thereof will be omitted.
  • the power supply system for a wheel-mounted sensor using a wireless power transmission method applied to the present invention is a wireless power transmission and reception between the wireless power receiving module 200 and the wireless power transmission module 100 can be made wirelessly.
  • the power reception antenna 210 and the wireless power transmission antenna 110 may be disposed to face each other.
  • the wireless power transmission module 100 may be installed in a vehicle so that stable power can be supplied from a power supply source even when the wheel 20 is rotated when the vehicle is driven.
  • the wireless power receiving module 200 may be installed on the wheel 20 side in which the sensor module 30 is installed, the wireless power transmission module 100 is in the vehicle body close to the wheel 20. Can be installed on
  • the wireless power transmission module 100 may be electrically connected to the vehicle battery 50 via a cable
  • the wireless power receiving module 200 may be electrically connected to the sensor module 30.
  • the wireless power transmission module 100 may be fixed to the vehicle body portion close to the wheel 20 without generating a rotational movement when the wheel 20 rotates.
  • the wireless power receiving module 200 and the sensor module 30 installed on the wheel 20 side may always be operated in the same manner as the wheel 20, and the power supplied from the battery 50 may be changed.
  • the wireless power transmitting module 100 transmitted to the wireless power receiving module 200 may not be affected by the rotation of the wheel 20 by being installed at the vehicle body side.
  • the wireless power transmission antenna 110 and the wireless power reception antenna 210 may maintain the state facing each other, thereby being provided from the battery 50 of the vehicle. Power may be smoothly transferred to the wireless power receiving module 200 through the wireless power transmitting module 100. Through this, the sensor module 30 may be provided with continuous driving power by using the power transferred from the wireless power transmission module 100 to the wireless power receiving module 200.
  • the wireless power transmission module 100 may be installed on one surface of a known brake dust cover 13 fixed to the vehicle body to block the inflow of foreign matter to the brake disc 12 side for braking the vehicle.
  • the wireless power receiving module 200 may be installed on the side of the wheel rim 21 facing the brake dust cover 13 (see FIGS. 2 and 3).
  • the wireless power transmission antenna 110 may be disposed in a state of being wound in a circular shape along a circumferential direction on one surface of the brake dust cover 13 (see FIG. 5A), and the wireless power reception antenna 210 ) May be disposed in a state in which a circle is wound around one surface of the wheel rim 21 along a circumferential direction (see FIG. 2). Accordingly, the wireless power transmitting antenna 110 and the wireless power receiving antenna 210 may maintain a state facing each other.
  • the shielding sheets 120 and 220 disposed on one surface of the wireless power transmission antenna 110 and the wireless power reception antenna 210 are provided in an annular ring shape so that the wireless power transmission antenna 110 and wireless power are provided. It may be disposed in a position corresponding to the receiving antenna 210.
  • the wireless power transmission antenna 110 disposed on one surface of the brake dust cover 13 ′ is also braked. It may be wound in a form corresponding to the dust cover 13 ′.
  • the antenna for wireless power transmission 110 may be wound around a 'U' shape, and the shielding sheet 120 disposed on one surface of the antenna for wireless power transmission may also have a substantially 'U' ring shape (FIG. 4 (b) and 5b).
  • the through hole 13a may be formed in the center portion of the brake dust cover 13 so that the drive shaft 11 on which the wheel rim 21 of the wheel 20 is mounted can pass therethrough.
  • the brake disk 12 may be rotatably coupled to the vehicle body side via the bearing 14 at the end side of the drive shaft 11. Since the coupling structure of the wheel 20 and the drive shaft 11 is a known configuration, a detailed description thereof will be omitted.
  • the wireless power transmission module 100 for implementing a power supply system for a wheel-mounted sensor using a wireless power transmission method according to the invention is illustrated as being installed in the brake dust cover 13, but the wireless power transmission module
  • the installation position of the 100 is not limited thereto, and it is to be understood that all parts of the vehicle body may be any portion that is close to the wheel rim 21 of the wheel 20 and does not occur when the wheel 20 rotates.
  • the power supply system for a wheel-mounted sensor using a wireless power transmission method according to the present invention described above obtains state information about the wheel 20 through a sensor mounted on the wheel 20 side of the vehicle, and obtains the obtained information from the driver. Any system that informs you can be applied.
  • the power supply system for a wheel-mounted sensor using a wireless power transmission method according to the present invention may be applied to a tire pressure monitoring system (TPMS: tire pressure monitoring system) that monitors the air pressure on the tire and informs the driver. It can also be applied to an intelligent tire system that detects a change in the rubber surface of the car and predicts or measures the force on the tire.
  • TPMS tire pressure monitoring system
  • the power supply system for a wheel-mounted sensor using a wireless power transmission method according to the present invention may be applied to a system for checking whether a vehicle enters a tunnel by analyzing sound information generated from a tire, and using a wheel speed sensor of a vehicle. It may be applied to a driving road condition information determination system.
  • the power supply system for a wheel-mounted sensor using a wireless power transmission method according to the present invention, the state information on the vehicle, the driving state information of the vehicle and the state information on the road surface through the sensor mounted on the wheel 20 side of the vehicle Note that any system that detects light can be applied.
  • the power provided to the sensor module 30 through the power supply system for a wheel-mounted sensor using a wireless power transmission method according to the present invention has been described as being directly used as a driving power of the sensor module 30, It is not intended that the sensor module 30 may be used for recharging the power of the rechargeable battery when the battery is embedded therein.

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Abstract

무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템이 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템은 본 발명은 휠림 및 타이어를 포함하는 바퀴의 상태에 대한 정보를 생성할 수 있도록 상기 바퀴에 장착되는 센서모듈 측으로 구동전원을 공급하기 위한 것으로서, 차량의 차체 측에 설치되어 상기 차량의 배터리와 전기적으로 연결되고, 상기 배터리로부터 공급되는 전원을 변환하여 무선방식으로 송출하는 무선전력 송신모듈; 및 상기 바퀴 측에 설치되고, 상기 무선전력 송신모듈로부터 송출된 무선전력을 수신하여 상기 센서모듈의 구동전원으로 제공하는 무선전력 수신모듈;을 포함한다.

Description

무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템
본 발명은 차량의 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선전력 전송 방식을 통해 공급되는 전원을 이용하여 센서가 구동되는 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 DC 전원을 인가받아 작동하는 센서는 전선을 통해 외부에서 전원을 인가받거나 내부에 구비된 자체 배터리를 통해 구동 전원을 공급받을 수 있다. 이와 같은 센서는 차량이나 전자제품 등 센싱이 필요한 다양한 제품에 적용되고 있다.
일례로, 상기 센서는 차량의 타이어 내부에 장착되어 타이어의 공기압을 감지하고 감지된 결과를 무선방식으로 운전자에게 알려주는 타이어 공기압 자동감지 시스템(TPMS : Tire Pressure Monitoring System)에 적용되고 있다.
그러나 종래의 타이어 공기압 자동감지 시스템은 타이어의 공기압을 감지하기 위한 센서모듈이 타이어 측에 설치되기 때문에 전선을 이용하여 외부의 전원을 센서모듈 측으로 공급하는 것이 불가능하다. 따라서, 종래의 타이어 공기압 자동감지 시스템은 센서모듈 자체에 배터리를 장착함으로써 배터리로부터 제공된 전원을 센서모듈의 구동전원으로 사용한다.
한편, 배터리는 사이즈의 크기와는 무관하게 수명의 한계가 존재하므로 소정의 시간이 경과된 후에는 교체가 필요하다. 그러나, 종래의 타이어 공기압 자동감지 시스템은 센서모듈이 타이어의 내부에 장착되므로 교체작업이 매우 번거롭고 어려운 문제가 있다.
만약, 교체비용을 줄이기 위하여 숙련된 차량정비사가 아닌 일반인이 직접 배터리의 교체작업을 진행하는 경우 휠림으로부터 타이어를 분리해야 하므로 미숙련자인 일반인은 작업이 매우 어렵거나 불가능한 문제가 있다.
이로 인해, 바퀴 측에 장착된 센서모듈의 구동전원을 공급하는 배터리만을 교체하는 경우에도 차량정비소에 의뢰해야 하기 때문에 매우 번거로울 뿐만 아니라 배터리 교체작업을 위한 별도의 비용을 지불해야 하는 문제가 있다.
더불어, 배터리 자체가 가지는 사용수명의 한계 때문에 종래의 타이어 공기압 자동감지 시스템은 배터리의 사용을 최소화시키기 위하여 일정시간마다 한 번씩 주기적으로 감지하는 방식으로 작동한다. 이로 인해, 센서 모듈이 차량의 바퀴 측에 장착되는 경우 연속적인 감지가 불가능하므로 현재 상태를 실시간으로 감지하는 것이 실질적으로 불가능한 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 무선전력 전송 방식을 통하여 차량의 바퀴 측에 장착된 센서 측으로 구동전원을 공급함으로써 센서의 연속적인 구동이 가능한 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 휠림 및 타이어를 포함하는 바퀴의 상태에 대한 정보를 생성할 수 있도록 상기 바퀴에 장착되는 센서모듈 측으로 구동전원을 공급하기 위한 것으로서, 차량의 차체 측에 설치되어 상기 차량의 배터리와 전기적으로 연결되고, 상기 배터리로부터 공급되는 전원을 변환하여 무선방식으로 송출하는 무선전력 송신모듈; 및 상기 바퀴 측에 설치되고, 상기 무선전력 송신모듈로부터 송출된 무선전력을 수신하여 상기 센서모듈의 구동전원으로 제공하는 무선전력 수신모듈;을 포함하는 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템을 제공한다.
또한, 상기 무선전력 송신모듈은 상기 바퀴의 회전시 회전 움직임이 발생하지 않는 차체 부분에 상기 무선전력 수신모듈과 대면하도록 설치될 수 있으며, 바람직하게는 서로 대응되는 무선전력 수신용 안테나 및 무선전력 송신용 안테나가 서로 대면하도록 설치될 수 있다.
또한, 상기 무선전력 수신모듈은 상기 휠림의 일면에 설치될 수 있다.
또한, 상기 센서모듈은 상기 바퀴의 상태 정보를 감지하기 위한 센서와, 상기 센서를 통해 획득된 정보를 무선신호로 송출하는 무선 송신부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선전력 수신모듈을 통해 수신된 무선전력은 상기 센서가 상기 바퀴의 상태에 대한 정보를 실시간으로 감지할 수 있도록 상시 센서모듈 측으로 연속적으로 공급될 수 있다.
또한, 상기 차량의 차체 측에는 상기 무선 송신부로부터 송출된 무선신호를 수신하는 무선 수신부와, 상기 무선 수신부를 통해 수신된 바퀴에 대한 상태정보를 음성, 그래픽 및 문자 중 적어도 하나 이상으로 출력하는 출력부가 더 포함될 수 있다.
또한, 상기 바퀴에 대한 상태정보는 타이어의 공기압, 타이어의 회전시 타이어에서 발생하는 소음, 타이어의 변형량, 타이어의 마모량, 타이어의 주행거리, 타이어의 사용시간 및 상기 휠림의 회전속도 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선전력 송신모듈은 무선전력을 송출하기 위한 적어도 하나의 무선전력 송신용 안테나와, 상기 배터리로부터 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환하기 위한 인버터를 포함하고, 상기 무선전력 수신모듈은 상기 무선전력 송신용 안테나로부터 송출되는 무선전력을 수신하기 위한 무선전력 수신용 안테나와, 상기 무선전력 수신용 안테나로부터 수신된 교류전원을 직류전원으로 변환하기 위한 컨버터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선전력 송신용 안테나 및 상기 무선전력 수신용 안테나의 일면에는 환형의 차폐시트가 배치될 수 있다.
또한, 상기 차폐시트는 비정질 리본시트, 페라이트 시트 및 폴리머 시트 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 의하면, 무선전력 전송 방식을 통하여 차량의 바퀴 측에 장착된 센서 측으로 구동전원이 공급됨으로써 센서의 연속적인 구동이 가능하므로 차량의 운전자가 실시간으로 센서에 의한 감지결과를 확인할 수 있다.
더불어, 본 발명에 의하면, 센서 모듈에 배터리가 포함될 필요가 없으므로 센서모듈의 전체적인 크기를 줄일 수 있으며, 배터리 교체에 수반되는 유지보수비용 증가와 같은 제반문제를 원천적으로 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템이 차량에 적용된 상태를 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템이 차량에 장착되는 예시적인 위치를 나타낸 개략도,
도 3은 도 2에서 "A" 부분을 확대한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템에 적용되는 무선전력 송신용 안테나가 장착되는 브레이크 더스트 커버의 다양한 형태를 나타낸 도면, 그리고,
도 5a 및 도 5b는 도 4에 적용된 무선전력 송신모듈의 장착상태를 나타낸 정면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명에 따른 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 차량의 바퀴(20)에 장착되는 센서모듈 측으로 구동전원을 제공함으로써 상기 센서모듈이 휠림(21) 및 타이어(22)를 포함하는 바퀴(20)에 대한 상태정보를 생성할 수 있다.
먼저, 차량의 바퀴(20) 측에 설치되는 센서모듈(30)은 차량의 운행 또는 미운행시 상기 바퀴(20)에 대한 상태를 감지함으로써 감지된 정보를 바탕으로 바퀴(20)의 상태정보를 생성하고 생성된 상태정보를 외부로 송출할 수 있다.
이를 위해, 상기 센서모듈(30)은 상기 바퀴(20)의 상태정보를 감지하기 위한 센서와, 상기 센서를 통해 획득된 정보를 무선신호로 송출할 수 있는 무선 송신부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 센서는 목적하는 용도에 맞는 공지의 다양한 센서가 사용될 수 있다. 일례로, 상기 센서는 공지의 공기압 센서, 가속도 센서, 속도 센서, 힘 센서, 흡음 센서 등일 수 있으며, 영상을 촬영하기 위한 소형 카메라일 수도 있다.
이를 통해, 상기 센서모듈(30)은 바퀴(20)에 장착된 해당 센서를 통해 타이어(22) 또는 상기 타이어(22)가 장착되는 휠림(21)에 대한 상태를 감지함으로써 타이어(22)의 공기압, 회전시 타이어(22)에서 발생하는 소음, 타이어(22)의 변형량, 타이어(22)의 마모량, 타이어(22)의 주행거리, 타이어(22)의 사용시간 및 상기 휠림(21)의 회전속도 등과 같이 바퀴(20)의 상태에 대한 하나 이상의 상태정보를 생성할 수 있다. 더불어, 상기 센서모듈(30)은 센싱을 통해 획득된 바퀴(20)에 대한 상태정보를 기반으로 노면에 대한 상태정보를 추정하거나 계측할 수도 있다.
그러나 상기 센서모듈(30)의 종류를 이에 한정하는 것은 아니며, 차량의 바퀴(20) 측에 장착되는 공지의 다양한 센서가 모두 적용될 수 있음을 밝혀둔다.
한편, 상기 센서를 통해 획득된 바퀴(20)에 대한 상태정보는 상기 무선 송신부를 통하여 차량의 ECU(Electronic control unit)(40) 측으로 송출될 수 있으며, 상기 ECU(40)를 통하여 상기 바퀴(20)에 대한 상태정보가 운전자 측으로 제공될 수 있다.
본 발명에서, 차량의 차체 측에는 상기 무선 송신부로부터 송출된 무선신호를 수신하기 위한 무선 수신부와, 상기 무선 수신부를 통해 수신된 바퀴에 대한 상태정보를 음성, 그래픽 및 문자 중 적어도 하나 이상의 방식으로 출력하는 출력부가 포함될 수 있다. 또한, 상기 무선 수신부 및 출력부는 상기 ECU(40)를 통해 제어될 수 있다. 더불어, 상기 출력부는 차량에 설치된 계기판 또는 디스플레이 일 수 있으며, 상기 디스플레이는 차량에 장착되는 네비게이션의 디스플레이일 수 있다.
또한, 상기 무선 송신부 및 무선 수신부 간의 통신 방식은 RF 통신, 블루투스 통신, 지그비 통신 등 공지의 다양한 무선통신 방식이 모두 사용될 수 있음을 밝혀둔다.
이와 같은 센서모듈(30)은 휠림(21)의 일면에 장착되어 상기 휠림(21)에 결합되는 타이어(22)에 의해 외부로의 노출이 방지되도록 장착될 수도 있고(도 3 참조), 타이어(22)에 공기를 주입하기 위한 밸브 캡 측에 장착될 수도 있다.
이때, 상기 센서모듈(30)은 무선전력 전송 방식을 통하여 전달되는 무선전력을 이용하여 구동될 수 있다. 즉, 상기 센서모듈(30)은 무선전력 수신모듈(200)과 전기적으로 연결될 수 있으며 상기 무선전력 수신모듈(200)로부터 제공되는 전원을 이용하여 구동될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템은 공지의 무선전력 전송 방식을 통하여 상기 센서모듈(30) 측으로 전원이 연속적으로 공급될 수 있다.
이에 따라, 센서모듈(30)에 장착된 배터리로부터 구동전원을 제공받는 종래의 방식에 비하여 배터리의 용량 제한이 없으므로 센서모듈(30)이 연속적으로 작동될 수 있다.
이로 인해, 본 발명에 따른 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템을 적용하면, 연속적으로 작동되는 센서모듈(30)을 통해 상기 바퀴에 대한 상태정보를 연속적으로 감지할 수 있으며 바퀴에 대한 상태정보를 중단없이 지속적으로 생성할 수 있다.
이를 통해, 운전자는 상기 센서모듈(30)을 통해 지속적으로 생성된 바퀴에 대한 상태정보를 즉각적으로 확인할 수 있음으로써 비상 상황에 대하여 빠르게 대처할 수 있으며 차량의 바퀴와 관련된 안전사고의 발생을 미연에 방지할 수 있다.
더불어, 센서모듈(30) 자체에 포함된 배터리를 통하여 구동되던 종래의 경우 주기적으로 배터리의 교체작업이 필수적으로 수반되지만, 본 발명에 따른 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템을 적용하면 센서모듈(30) 자체에 배터리를 장착할 필요가 없으므로 주기적인 배터리 교체작업이 불필요하다. 이에 따라, 배터리를 교체하기 위한 유지보수비용을 원천적으로 줄일 수 있으며 영구적인 사용이 가능할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템은 무선전력 송신모듈(100) 및 무선전력 수신모듈(200)을 포함한다.
한편, 상기 무선전력 송신모듈(100)은 차량의 배터리(50)로부터 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환하기 위한 인버터를 포함할 수 있으며, 상기 무선전력 수신모듈(200)은 상기 무선전력 송신모듈(100)로부터 수신된 교류전원을 직류전원으로 변환하기 위한 컨버터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선전력 송신모듈(100)은 상기 배터리(50)로부터 제공된 전원을 변환하여 자기장의 형태로 무선 전력을 송출하기 위한 적어도 하나의 무선전력 송신용 안테나(110)를 포함할 수 있으며, 상기 무선전력 송신용 안테나(110)의 일면에는 상기 무선전력 송신용 안테나(110)에서 발생되는 자기장을 차폐하여 소요의 방향으로 집속시키는 차폐시트(120)가 배치될 수 있다.
마찬가지로, 상기 무선전력 수신모듈(200)은 무선전력 송신용 안테나(110)로부터 송출되는 무선전력을 수신하기 위한 무선전력 수신용 안테나(210)를 포함할 수 있으며, 상기 무선전력 수신용 안테나(210)의 일면에는 상기 무선전력 수신용 안테나(210)에서 발생되는 자기장을 차폐하여 소요의 방향으로 집속시키는 차폐시트(220)가 배치될 수 있다.
본 발명에서, 상기 무선전력 수신용 안테나(210) 및 무선전력 송신용 안테나(110)는 무선전력을 자기장의 형태로 송출하거나 수신하기 위한 무선전력 전송용 안테나의 역할을 수행할 수 있으며, 회로기판의 일면에 동박이나 전도성 잉크가 루프 형태로 패턴 형성된 형태일 수도 있고, 소정의 선경을 갖는 도전성부재가 루프 형태로 권선된 형태일 수도 있다.
더불어, 상기 무선전력 수신용 안테나(210) 및 무선전력 송신용 안테나(110)의 일면에 배치되는 차폐시트(120,220)는 자기장을 차폐할 수 있도록 자성을 갖는 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 차폐시트(120,200)는 비정질 리본시트, 페라이트 시트 및 폴리머 시트 등이 사용될 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니며 공지의 차폐시트가 모두 사용될 수 있다.
이와 같은 무선전력 수신모듈(200) 및 무선전력 송신모듈(100)의 세부구성과 무선전력 전송 방식은 공지의 내용이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이때, 본 발명에 적용되는 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템은 상기 무선전력 수신모듈(200)과 무선전력 송신모듈(100) 간의 원활한 무선전력 송,수신이 이루어질 수 있도록 상기 무선전력 수신용 안테나(210) 및 무선전력 송신용 안테나(110)가 서로 대면하도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 무선전력 송신모듈(100)은 차량의 주행시 상기 바퀴(20)가 회전되더라도 전원공급원으로부터 안정적인 전원이 공급될 수 있도록 차량에 설치될 수 있다.
이를 위해, 상기 무선전력 수신모듈(200)은 상기 센서모듈(30)이 설치되는 바퀴(20) 측에 설치될 수 있으며, 상기 무선전력 송신모듈(100)은 상기 바퀴(20)와 근접한 차체 측에 설치될 수 있다.
또한, 상기 무선전력 송신모듈(100)은 차량의 배터리(50)와 케이블을 매개로 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 무선전력 수신모듈(200)은 상기 센서모듈(30)과 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 상기 무선전력 송신모듈(100)은 상기 바퀴(20)의 회전시 회전 움직임이 발생하지 않으면서 상기 바퀴(20)와 근접한 차체 부분에 고정설치될 수 있다.
이에 따라, 상기 바퀴(20) 측에 설치되는 무선전력 수신모듈(200) 및 센서모듈(30)은 항상 바퀴(20)와 동일하게 거동될 수 있으며, 상기 배터리(50)로부터 공급된 전원을 상기 무선전력 수신모듈(200) 측으로 송출하는 무선전력 송신모듈(100)은 차량의 차체 측에 설치됨으로써 상기 바퀴(20)의 회전에 영향을 받지 않을 수 있다.
이로 인해, 차량의 주행시 바퀴(20)가 회전되더라도 항상 무선전력 송신용 안테나(110) 및 무선전력 수신용 안테나(210)가 서로 대면한 상태를 유지할 수 있음으로써 차량의 배터리(50)에서 제공되는 전원이 무선전력 송신모듈(100)을 통해 상기 무선전력 수신모듈(200) 측으로 원활하게 전달될 수 있다. 이를 통해, 상기 센서모듈(30)은 상기 무선전력 송신모듈(100)로부터 상기 무선전력 수신모듈(200)로 전달된 전력을 이용하여 지속적인 구동전원을 제공받을 수 있다.
구체적인 일례로써, 상기 무선전력 송신모듈(100)은 차량의 제동을 위한 브레이크 디스크(12) 측으로 이물질의 유입을 차단하기 위하여 차체에 고정설치되는 공지의 브레이크 더스트 커버(13)의 일면에 설치될 수 있으며, 상기 무선전력 수신모듈(200)은 상기 브레이크 더스트 커버(13)와 대면하는 휠림(21) 측에 설치될 수 있다(도 2 및 도 3 참조).
이때, 상기 무선전력 송신용 안테나(110)는 상기 브레이크 더스트 커버(13)의 일면에 둘레방향을 따라 원형으로 권선된 상태로 배치될 수 있으며(도 5a 참조), 상기 무선전력 수신용 안테나(210)는 상기 휠림(21)의 일면에 둘레방향을 따라 원형으로 권선된 상태로 배치될 수 있다(도 2 참조). 이에 따라, 상기 무선전력 송신용 안테나(110) 및 무선전력 수신용 안테나(210)는 서로 대면한 상태를 유지할 수 있다.
또한, 상기 무선전력 송신용 안테나(110) 및 무선전력 수신용 안테나(210)의 일면에 각각 배치되는 차폐시트(120,220)는 환형의 링형으로 구비되어 상기 무선전력 송신용 안테나(110) 및 무선전력 수신용 안테나(210)와 대응되는 위치에 배치될 수 있다.
한편, 상기 브레이크 더스트 커버(13')가 주변부품과의 간섭을 피하기 위하여 일측이 절개된 형상일 경우 상기 브레이크 더스트 커버(13')의 일면에 배치되는 무선전력 송신용 안테나(110) 역시 상기 브레이크 더스트 커버(13')와 대응되는 형태로 권선될 수 있다.
일례로, 상기 브레이크 디스크(12) 측에 제동력을 제공하기 위한 클리퍼(15)가 상기 브레이크 더스트 커버(13') 측으로 돌출되도록 상기 브레이크 디스크(12) 측에 결합되는 경우 상기 무선전력 송신용 안테나(110)는 대략 'U'자 형상으로 권선되는 형태일 수 있으며, 상기 무선전력 송신용 안테나(110)의 일면에 배치되는 차폐시트(120) 역시 대략 'U'자 형상의 링형일 수 있다(도 4의 (b) 및 도 5b 참조).
본 발명에서, 상기 브레이크 더스트 커버(13)의 중앙부에는 바퀴(20)의 휠림(21)이 장착되는 드라이브 샤프트(11)가 통과할 수 있도록 통과공(13a)이 관통형성될 수 있다. 또한, 상기 드라이브 샤프트(11)의 단부측에는 베어링(14)을 매개로 브레이크 디스크(12)가 차체 측에 회전가능하게 결합될 수 있다. 이와 같은 바퀴(20)와 드라이브 샤프트(11)의 결합구조는 공지의 구성이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 본 발명에 따른 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템을 구현하기 위한 상기 무선전력 송신모듈(100)이 상기 브레이크 더스트 커버(13)에 설치되는 것으로 예시하였지만 상기 무선전력 송신모듈(100)의 설치위치를 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 바퀴(20)의 휠림(21)과 근접하면서 바퀴(20)의 회전시 회전이 일어나지 않는 차체 부분이라면 모두 가능함을 밝혀둔다.
상술한 본 발명에 따른 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템은 차량의 바퀴(20) 측에 장착된 센서를 통해 바퀴(20)에 대한 상태정보를 획득하고, 획득된 정보를 운전자에게 알려주는 시스템이라면 모두 적용될 수 있다.
일례로, 본 발명에 따른 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템은 타이어에 대한 공기압을 모니터링하여 운전자에게 알려주는 타이어 공기압 모니터링 시스템(TPMS : tire pressure monitoring system)에 적용될 수도 있고, 타이어의 고무면의 변화를 감지하여 타이어에 작용하는 힘을 예측하거나 계측하는 인텔리전트 타이어 시스템에 적용될 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템은 타이어에서 발생되는 음향 정보를 분석하여 차량의 터널 진입 여부를 확인하는 시스템에 적용될 수도 있으며, 차량의 휠 속도 센서를 이용한 주행 도로 상태 정보 판정 시스템에 적용될 수도 있다.
즉, 본 발명에 따른 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템은 차량의 바퀴(20) 측에 장착된 센서를 통하여 차량에 대한 상태정보, 차량의 주행 상태정보 및 노면에 대한 상태정보 등을 감지하는 시스템이라면 모두 적용될 수 있음을 밝혀둔다.
더불어, 본 발명에 따른 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템을 통해 상기 센서모듈(30)에 제공된 전원이 상기 센서모듈(30)의 구동전원으로 직접 사용되는 것으로 설명하였지만 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 센서모듈(30)에 충전지가 내장되는 경우 상기 충전지의 전원을 재충전하기 위한 용도로 사용될 수도 있음을 밝혀둔다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 휠림 및 타이어를 포함하는 바퀴의 상태에 대한 정보를 생성할 수 있도록 상기 바퀴에 장착되는 센서모듈 측으로 구동전원을 공급하는 시스템에 있어서,
    차량의 차체 측에 설치되어 상기 차량의 배터리와 전기적으로 연결되고, 상기 배터리로부터 공급되는 전원을 변환하여 무선방식으로 송출하는 무선전력 송신모듈; 및
    상기 바퀴 측에 설치되고, 상기 무선전력 송신모듈로부터 송출된 무선전력을 수신하여 상기 센서모듈의 구동전원으로 제공하는 무선전력 수신모듈;을 포함하는 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 무선전력 송신모듈은 상기 바퀴의 회전시 회전 움직임이 발생하지 않는 차체 부분에 상기 무선전력 수신모듈과 대면하도록 설치되는 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 무선전력 수신모듈은 상기 휠림의 일면에 설치되는 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 센서모듈은 상기 바퀴의 상태 정보를 감지하기 위한 센서와, 상기 센서를 통해 획득된 정보를 무선신호로 송출하는 무선 송신부를 포함하는 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 무선전력 수신모듈을 통해 수신된 무선전력은 상기 센서가 상기 바퀴의 상태에 대한 정보를 실시간으로 감지할 수 있도록 상시 센서모듈 측으로 연속적으로 공급되는 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 차량의 차체측에는 상기 무선 송신부로부터 송출된 무선신호를 수신하는 무선 수신부와, 상기 무선 수신부를 통해 수신된 바퀴에 대한 상태정보를 음성, 그래픽 및 문자 중 적어도 하나 이상으로 출력하는 출력부가 더 포함되는 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 바퀴에 대한 상태정보는 타이어의 공기압, 타이어의 회전시 타이어에서 발생하는 소음, 타이어의 변형량, 타이어의 마모량, 타이어의 주행거리, 타이어의 사용시간 및 상기 휠림의 회전속도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 무선전력 송신모듈은 무선전력을 송출하기 위한 적어도 하나의 무선전력 송신용 안테나와, 상기 배터리로부터 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환하기 위한 인버터를 포함하고,
    상기 무선전력 수신모듈은 상기 무선전력 송신용 안테나로부터 송출되는 무선전력을 수신하기 위한 무선전력 수신용 안테나와, 상기 무선전력 수신용 안테나로부터 수신된 교류전원을 직류전원으로 변환하기 위한 컨버터를 포함하는 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 무선전력 송신용 안테나 및 상기 무선전력 수신용 안테나의 일면에는 환형의 차폐시트가 배치되는 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 차폐시트는 비정질 리본시트, 페라이트 시트 및 폴리머 시트 중 어느 하나인 무선전력 전송 방식을 이용한 바퀴 장착 센서용 전원공급 시스템.
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