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무선전력전송시스템 제어 기술 비교 연구
A Study on Comparison of Control Methods in Wireless Power Transfer Systems 원문보기

한국정보통신학회 2015년도 추계학술대회, 2015 Oct. 26, 2015년, pp.113 - 116  

장동원 (한국전자통신연구원) ,  조인귀 (한국전자통신연구원)

초록
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본고에서는 블루투스 프로토콜을 이용해서 무선전력전송을 제어하는 시스템에 대해서 기술하였다. 블루투스는 근거리에서 데이터, 음성 신호 등 송수신하기 위해 많은 분야에서 다양하게 응용되어 왔다. 그러나 최근에는 전송 데이터량이 적은 센서 제어 신호를 저전력으로 처리할 수 있는 기존 블루투스 프로토콜보다 단순한 구조의 블루투스 저에너지 프로토콜이 표준화되어 의료, 가전 등 생활과 밀착된 응용에 많이 사용되고 있다. 또한 무선전력 전송시스템에서도 제어를 위해 표준으로 채택되었다. 본고에서는 특히 블루투스 저에너지 프로토콜을 이용해서 무선전력전송시스템을 제어하는 기술에 대해서 분석하고 기술하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presented about the system for controlling a wireless power transmission using bluetooth protocol. Bluetooth protocol has been applied in many fields that communicate with data and audio signal in short range. Recently, however, Bluetooth low energy(BLE) more simple than the existing prot...

AI 본문요약
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문제 정의

  • 특히 시스템 제어 과정, 시스템 제어 과정을 송신기의 관점에서 구체적인 설명, 패킷에 대한 정보와 패킷 처리 타이밍에 대해 상세히 설명하고 있다. 또한 기기간의 통신 인터페이스에 대해 기술하고 있다.
  • 기술 및 용도에 따라서 여러 방식의 무선전력전송 시스템을 선택할 수 있으므로 이에 따라 제어 방식도 in-band방식과 out-of-band 방식으로 분류되며 채택된 무선전력전송 시스템에 따라서 선택된다. 본고에서는 국제적인 사실상(de facto) 표준으로 채택된 WPC(Wireless Power Consortium)와 PMA(Power Matters Alliance)의 in-band 제어 방식과 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준에서 out-of-band 제어 방식에 대한 표준(프로토콜)을 분석해서 기술하였다.
  • 프로토콜 구현은 C나 C++과 같은 언어로 코딩되어야 하며 이 프로그램은 컴파일되어 제어모듈의 CPU에 로딩된다. 본고에서는 자기공명방식을 사용해서 공간 자유도가 높은 무선전력전송시스템에서 이용하는 out-of-band 제어 시스템 방식을 기술하였다. 송수신 데이터가 비교적 적고 가까운 거리에서 사용하므로 소모 전력이 매우 적은 Bluetooth Low Energy 프로토콜을 사용한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
무선전력전송이란? 무선전력전송은 전기에너지를 전파의 형태로 공간상에 전달하는 기술로 자기장의 유도 원리를 이용하여 송신기(충전기)에서 수신기(단말기)로 전력에너지를 전달하는 일명 ‘무선충전기술’로도 불린다. 무선전력전송 기술은 자기장의 유도 원리를 이용하여 전력에너지를 전달하는 기술로 ①자기유도 방식, ②자기공명 방식이 주로 사용되고 있다.
무선전력전송 기술은 어떤 방식이 주로 사용되는가? 무선전력전송은 전기에너지를 전파의 형태로 공간상에 전달하는 기술로 자기장의 유도 원리를 이용하여 송신기(충전기)에서 수신기(단말기)로 전력에너지를 전달하는 일명 ‘무선충전기술’로도 불린다. 무선전력전송 기술은 자기장의 유도 원리를 이용하여 전력에너지를 전달하는 기술로 ①자기유도 방식, ②자기공명 방식이 주로 사용되고 있다. 자기유도방식은 1~2차 코일 간 유도방식을 이용하며, 자기공명방식은 송·수신 코일 간 공명현상을 이용한다.
①자기유도 방식, ②자기공명 방식에 대한 설명은? 무선전력전송 기술은 자기장의 유도 원리를 이용하여 전력에너지를 전달하는 기술로 ①자기유도 방식, ②자기공명 방식이 주로 사용되고 있다. 자기유도방식은 1~2차 코일 간 유도방식을 이용하며, 자기공명방식은 송·수신 코일 간 공명현상을 이용한다. 전송효율 측면에서 유선전송(약 95%)에 비해 무선전송(40~70%)의 효율이 떨어지는 단점이 있으나, 충전이 매우 편리하다는 장점이 있다. 자기유도방식은 전력전송거리가 수㎜ 이내의 패드형이며 효율이 70%인 반면, 자기공명방식의 경우 전송거리가 수십cm 내외로 효율은 40~60% 정도이다. 자기유도방식은 WPC, PMA 표준에서 사용되며 제어는 in-band 방식이고 사용 주파수는 110-205kHz(WPC)와 205-300kHz (PMA)이다. 자기공명방식은 A4WP 표준에서 사용되며 out-of-band 제어 방식으로 전송 주파수는 6.78 MHz, 제어 주파수는 2.4 GHz ISM대역을 각각 사용한다.
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