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압전 소자를 사용하는 에너지 하비스터

  • 기술번호 : KST2019011770
  • 담당센터 : 서울동부기술혁신센터
  • 전화번호 : 02-2155-3662
요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명의 일측면에 따른 압전소자로부터 에너지를 수집하는 에너지 하비스터는 복수의 스위칭 소자를 포함하고, 스위칭 소자의 동작에 따라 압전소자에서 출력되는 전기 에너지를 수집하는 에너지 수집 단계와 수집된 전기 에너지를 부하로 전달하는 에너지 부하 단계를 수행하는 레귤레이터; 상기 압전소자에서 출력되는 전압의 상태 변화를 감지하는 동작 감지부; 및 상기 동작 감지부에서 생성된 감지신호에 기초하여 상기 스위칭 소자를 스위칭시키는 제어 신호를 생성하는 제어신호 생성부를 포함한다.
Int. CL H02N 2/18 (2006.01.01) H02J 7/00 (2006.01.01)
CPC H02N 2/18(2013.01) H02N 2/18(2013.01) H02N 2/18(2013.01)
출원번호/일자 1020160050424 (2016.04.25)
출원인 서울대학교산학협력단
등록번호/일자 10-1753753-0000 (2017.06.28)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20170704) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2016.04.25)
심사청구항수 11

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 서울대학교산학협력단 대한민국 서울특별시 관악구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 김재하 미국 서울특별시 용산구
2 이민복 대한민국 서울특별시 관악구
3 양준석 대한민국 서울특별시 관악구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 특허법인엠에이피에스 대한민국 서울특별시 강남구 테헤란로*길 **, *층 (역삼동, 한동빌딩)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 서울대학교산학협력단 서울특별시 관악구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2016.04.25 수리 (Accepted) 1-1-2016-0398041-95
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search
2016.12.12 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
3 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search
2017.01.26 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-6-2017-0015692-19
4 의견제출통지서
Notification of reason for refusal
2017.02.01 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2017-0083483-33
5 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment
2017.03.27 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2017-0299761-39
6 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)
2017.03.27 수리 (Accepted) 1-1-2017-0299760-94
7 등록결정서
Decision to grant
2017.06.21 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2017-0434565-12
8 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2019.05.13 수리 (Accepted) 4-1-2019-5093546-10
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2019.05.23 수리 (Accepted) 4-1-2019-5101798-31
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2019.08.02 수리 (Accepted) 4-1-2019-5154561-59
11 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2020.11.25 수리 (Accepted) 4-1-2020-5265458-48
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
압전소자로부터 에너지를 수집하는 에너지 하비스터에 있어서,복수의 스위칭 소자를 포함하고, 상기 스위칭 소자의 동작에 따라 상기 압전소자에서 출력되는 전기 에너지를 수집하는 에너지 수집 단계와 수집된 전기 에너지를 부하로 전달하는 에너지 부하 단계를 수행하는 레귤레이터; 상기 압전소자에서 출력되는 전압의 상태 변화를 감지하는 동작 감지부; 및상기 동작 감지부에서 생성된 감지신호에 기초하여 상기 스위칭 소자를 스위칭시키는 제어 신호를 생성하는 제어신호 생성부를 포함하되,상기 레귤레이터는 상기 압전소자의 내부 커패시터에 전기 에너지를 충전하는 충전 모드, 상기 압전소자에서 발생하는 전압의 극성 변화 발생시에 내부 커패시터에 충전된 에너지를 상기 레귤레이터의 인덕터에 전달하는 전압반전 모드 및 상기 충전된 전기 에너지가 임계값 이상인 경우 전기 에너지를 부하로 전달하는 컨버팅 모드를 수행하고,상기 제어신호 생성부는 상기 압전소자의 출력전압이 최대점 또는 최소점에 도달한 것으로 감지된 경우, 상기 수집된 전기 에너지의 전압이 임계값 미만이면 상기 레귤레이터가 전압반전 모드를 수행하도록 하는 제어 신호를 생성하고, 상기 압전소자의 출력전압이 최대점 또는 최소점에 도달한 것으로 감지된 경우, 상기 수집된 전기 에너지의 전압이 임계값 이상이면 상기 레귤레이터가 컨버팅 모드를 수행하도록 하는 제어 신호를 생성하는 것인 에너지 하비스터
2 2
삭제
3 3
제 1 항에 있어서,상기 동작 감지부는 상기 압전소자의 출력 전압의 최대점과 최소점을 감지하는 첨두 감지부,상기 압전소자에서 출력되는 전류의 값이 0이 되는 지점을 감지하는 제로크로스 감지부 및상기 압전소자의 출력 전압의 레벨이 임계값 이상인지 여부를 감지하는 레벨 감지부를 포함하는 에너지 하비스터
4 4
제 1 항에 있어서,상기 레귤레이터는 상기 압전소자에서 출력되는 양의 전압을 상기 압전소자의 내부 커패시터에 충전하는 양의 충전 모드를 수행하고,상기 압전소자에서 출력되는 전압이 양의 최대점에 도달한 것으로 감지된 경우, 상기 레귤레이터는 상기 압전소자의 커패시터에 충전된 에너지를 상기 레귤레이터의 인덕터에 전달하는 전압 반전 모드를 수행하고,상기 압전소자에서 출력되는 전류의 값이 양의 값에서 0이 되는 것으로 감지된 경우, 상기 상기 압전소자에서 출력되는 음의 전압을 상기 압전소자의 내부 커패시터에 충전하는 음의 충전 모드를 수행하고,상기 압전소자에서 출력되는 전압이 음의 최대점에 도달한 것으로 감지된 경우, 상기 레귤레이터는 상기 압전소자의 커패시터에 충전된 에너지를 상기 레귤레이터의 인덕터에 전달하는 전압 반전 모드를 수행하는 에너지 하비스터
5 5
제 1 항에 있어서,상기 레귤레이터는 상기 압전소자에서 출력되는 양의 전압을 상기 압전소자의 내부 커패시터에 충전하는 양의 충전 모드를 수행하고,상기 압전소자에서 출력되는 전압이 양의 최대점에 도달한 것으로 감지된 경우, 상기 레귤레이터는 상기 압전소자의 커패시터에 충전된 에너지를 상기 레귤레이터의 인덕터에 전달하는 전압 반전 모드를 수행하고,상기 압전소자에서 출력되는 전류의 값이 양의 값에서 0이 되는 것으로 감지된 경우, 상기 상기 압전소자에서 출력되는 음의 전압을 상기 압전소자의 내부 커패시터에 충전하는 음의 충전 모드를 수행하고,상기 압전소자에서 출력되는 전압이 음의 최대점에 도달한 것으로 감지된 경우, 상기 레귤레이터는 상기 압전소자의 커패시터에 충전된 에너지를 상기 레귤레이터의 인덕터에 전달하는 전압 반전 모드를 수행하고,상기 충전된 에너지의 전압이 임계값을 초과하는 경우, 상기 충전된 에너지를 부하로 전달하는 컨버팅 모드를 수행하는 에너지 하비스터
6 6
제 1 항에 있어서,상기 레귤레이터는 단발성으로 인가되는 외부 압력에 의하여 발생하는 상기 압전소자에서 출력되는 양의 전압을 상기 압전소자의 내부 커패시터에 충전하는 양의 충전 모드를 수행하고,상기 압전소자에서 출력되는 전압이 양의 최대점에 도달한 것으로 감지된 경우, 상기 레귤레이터는 상기 압전소자의 커패시터에 충전된 에너지를 상기 레귤레이터의 인덕터에 전달하는 전압 반전 모드를 수행하고,상기 압전소자에서 출력되는 전류의 값이 양의 값에서 0이 되는 것으로 감지된 경우, 상기 상기 압전소자에서 출력되는 음의 전압을 상기 압전소자의 내부 커패시터에 충전하는 음의 충전 모드를 수행하고, 상기 충전된 에너지를 부하로 전달하는 컨버팅 모드를 수행하는 에너지 하비스터
7 7
제 1 항에 있어서,상기 레귤레이터는 상기 압전소자의 내부 커패시터에서 전달되는 전기 에너지가 저장되는 인덕터,상기 압전소자의 제 1 출력단자와 일측 단자가 접속되고, 타측 단자가 상기 인덕터의 일측 단자에 접속되며, 제 1 제어신호에 의하여 스위칭되는 제 1 스위칭 소자, 상기 압전소자의 제 1 출력단자와 일측 단자가 접속되고, 타측 단자가 접지 및 하기 제 4 스위칭 소자의 타측 단자에 접속되며, 제 2 제어신호에 의하여 스위칭되는 제 2 스위칭 소자,상기 압전소자의 제 2 출력단자 및 하기 제 4 스위칭 소자의 일측 단자에 그 일측 단자가 접속되고, 타측 단자가 인덕터의 일측 단자에 접속되며, 제 3 제어신호에 의하여 스위칭되는 제 3 스위칭 소자,상기 압전소자의 제 2 출력단자 및 상기 제 3 스위칭 소자의 일측 단자에 그 일측 단자가 접속되고, 타측 단자가 접지 및 상기 제 2 스위칭 소자의 타측 단자에 접속되며, 제 4 제어신호에 의하여 스위칭되는 제 4 스위칭 소자,상기 제 1 스위칭 소자, 제 3 스위칭 소자 및 인덕터의 접속노드에 일측 단자가 접속되고, 타측 단자가 상기 제 2 스위칭 소자, 제 4 스위칭 소자 및 접지에 접속되며, 제 5 제어신호에 의하여 스위칭되는 제 5 스위칭 소자,상기 압전소자의 제 1 출력단자와 일측 단자가 접속되고, 상기 인덕터의 타측단자에 그 타측 단자가 접속되며, 제 6 제어신호에 의하여 스위칭되는 제 6 스위칭 소자 및상기 인덕터와 제 6 스위칭 소자의 접속노드에 일측 단자가 접속되고, 상기 부하에 타측 단자가 접속되며, 제 7 제어신호에 의하여 스위칭되는 제 7 스위칭 소자를 포함하는 에너지 하비스터
8 8
제 7 항에 있어서,상기 레귤레이터는 상기 제 4 제어신호에 응답하여 상기 제 4 스위칭 소자를 턴온하여, 상기 압전소자의 내부 커패시터에 양의 전압을 충전하거나,상기 제 2 제어신호에 응답하여 상기 제 2 스위칭 소자를 턴온하여, 상기 압전소자의 내부 커패시터에 음의 전압을 충전하는 에너지 하비스터
9 9
제 7 항에 있어서,상기 레귤레이터는 상기 압전소자의 내부 커패시터의 양의 전압 충전 이후 양의 전압의 최대점 검출에 따라 생성된 상기 제 3 제어신호 및 제 6 제어신호에 응답하여 상기 제 3 스위칭 소자 및 제 6 스위칭 소자를 턴온하여, 상기 압전소자의 내부 커패시터에 충전된 양의 전압을 상기 인덕터로 전달하거나,상기 압전소자의 내부 커패시터의 음의 전압의 최소점 검출에 따라 생성된 상기 제 3 제어신호 및 제 6 제어신호에 응답하여 상기 제 3 스위칭 소자 및 제 6 스위칭 소자를 턴온하여, 상기 압전소자의 내부 커패시터에 충전된 음의 전압을 상기 인덕터로 전달하는 에너지 하비스터
10 10
제 7 항에 있어서,상기 레귤레이터는 상기 압전소자의 내부 커패시터의 양의 전압이 일정 레벨 이상 충전됨에 따라 생성된 상기 제 1 제어신호, 제 4 제어신호, 제 5 제어신호 및 제 7 제어신호에 응답하여 상기 제 1 스위칭 소자, 제 4 스위칭 소자, 제 5 스위칭 소자 및 제 7 스위칭 소자를 턴온하여, 컨버팅 동작을 통해 상기 압전소자의 내부 커패시터에 충전된 양의 전압을 상기 부하로 전달하거나,상기 압전소자의 내부 커패시터의 음의 전압이 일정 레벨 이상 충전됨에 따라 생성된 상기 제 2 제어신호, 제 3 제어신호, 제 5 제어신호 및 제 7 제어신호에 응답하여 상기 제 2 스위칭 소자, 제 3 스위칭 소자, 제 5 스위칭 소자 및 제 7 스위칭 소자를 턴온하여, 컨버팅 동작을 통해 상기 압전소자의 내부 커패시터에 충전된 음의 전압을 상기 부하로 전달하는 에너지 하비스터
11 11
제 7 항에 있어서,상기 레귤레이터는 상기 제 4 제어신호에 응답하여 상기 제 4 스위칭 소자를 턴온하여, 상기 압전소자의 내부 커패시터에 양의 전압을 충전하고, 상기 압전소자의 내부 커패시터의 양의 전압이 일정 레벨 이상 충전됨에 따라 생성된 상기 제 1 제어신호, 제 4 제어신호, 제 5 제어신호 및 제 7 제어신호에 응답하여 상기 제 1 스위칭 소자, 제 4 스위칭 소자, 제 5 스위칭 소자 및 제 7 스위칭 소자를 턴온하여, 컨버팅 동작을 통해 상기 압전소자의 내부 커패시터에 충전된 양의 전압을 상기 부하로 전달하고,상기 레귤레이터는 상기 압전소자의 내부 커패시터의 양의 전압 충전 이후 양의 전압의 최대점 검출에 따라 생성된 상기 제 3 제어신호 및 제 6 제어신호에 응답하여 상기 제 3 스위칭 소자 및 제 6 스위칭 소자를 턴온하여, 상기 압전소자의 내부 커패시터에 충전된 양의 전압을 상기 인덕터로 전달하고,상기 제 2 제어신호에 응답하여 상기 제 2 스위칭 소자를 턴온하여, 상기 압전소자의 내부 커패시터에 음의 전압을 충전하고, 상기 압전소자의 내부 커패시터의 음의 전압이 일정 레벨 이상 충전됨에 따라 생성된 상기 제 2 제어신호, 제 3 제어신호, 제 5 제어신호 및 제 7 제어신호에 응답하여 상기 제 2 스위칭 소자, 제 3 스위칭 소자, 제 5 스위칭 소자 및 제 7 스위칭 소자를 턴온하여, 컨버팅 동작을 통해 상기 압전소자의 내부 커패시터에 충전된 음의 전압을 상기 부하로 전달하고, 상기 압전소자의 내부 커패시터의 음의 전압 충전 이후 음의 전압의 최소점 검출에 따라 생성된 상기 제 3 제어신호 및 제 6 제어신호에 응답하여 상기 제 3 스위칭 소자 및 제 6 스위칭 소자를 턴온하여, 상기 압전소자의 내부 커패시터에 충전된 음의 전압을 상기 인덕터로 전달하는 에너지 하비스터
12 12
제 7 항에 있어서,상기 레귤레이터는 단발성으로 인가되는 외부 압력에 의하여 발생하는 상기 압전소자의 전압 출력에 따라 생성된 상기 제 4 제어신호에 응답하여 상기 제 4 스위칭 소자를 턴온하여, 상기 압전소자의 내부 커패시터에 양의 전압을 충전하고, 상기 레귤레이터는 상기 압전소자의 내부 커패시터의 양의 전압 충전 이후 양의 전압의 최대점 검출에 따라 생성된 상기 제 3 제어신호 및 제 6 제어신호에 응답하여 상기 제 3 스위칭 소자 및 제 6 스위칭 소자를 턴온하여, 상기 압전소자의 내부 커패시터에 충전된 양의 전압을 상기 인덕터로 전달하고,상기 외부 압력의 해제에 의하여 발생하는 상기 압전소자의 전압 출력에 따라 생성된 상기 제 2 제어신호에 응답하여 상기 제 2 스위칭 소자를 턴온하여, 상기 압전소자의 내부 커패시터에 음의 전압을 충전하고, 상기 압전소자의 내부 커패시터의 음의 전압이 일정 레벨 이상 충전됨에 따라 생성된 상기 제 2 제어신호, 제 3 제어신호, 제 5 제어신호 및 제 7 제어신호에 응답하여 상기 제 2 스위칭 소자, 제 3 스위칭 소자, 제 5 스위칭 소자 및 제 7 스위칭 소자를 턴온하여, 컨버팅 동작을 통해 상기 압전소자의 내부 커패시터에 충전된 음의 전압을 상기 부하로 전달하는 에너지 하비스터
13 13
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