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전도성 매질에서의 무선 전력 전송을 위한 자기 결합 코일의 등가 회로 모델링 방법 및 장치

  • 기술번호 : KST2021000960
  • 담당센터 : 대전기술혁신센터
  • 전화번호 : 042-610-2279
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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 전도성 매질에서의 무선 전력 전송을 위한 자기 결합 코일 회로의 등가 회로를 모델링하는 방법이 제공된다. 등가 회로를 모델링하는 방법은, 전도성 매질과 자기 결합 코일 회로의 송신 코일 및 수신 코일의 설계 파라미터들에 기반하여, 자기 결합 코일 회로에 대응하는 2 포트 회로의 z 파라미터들을 계산하는 단계 및 계산된 z 파라미터들에 기반하여 상기 자기 결합 코일 회로의 2 포트 등가 회로를 모델링하는 단계를 포함한다. 계산된 z 파라미터들은, 전도성 매질에 의한 와전류 손실과 송신 코일 및 수신 코일 간의 결합 효과를 고려하여 계산된다.
Int. CL H02J 50/10 (2016.01.01) B60L 53/12 (2019.01.01)
CPC H02J 50/10(2013.01) B60L 53/12(2013.01)
출원번호/일자 1020190127522 (2019.10.15)
출원인 한국과학기술원, 경희대학교 산학협력단
등록번호/일자 10-2218447-0000 (2021.02.16)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20210222) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2019.10.15)
심사청구항수 14

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술원 대한민국 대전광역시 유성구
2 경희대학교 산학협력단 대한민국 경기도 용인시 기흥구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 안승영 대전광역시 유성구
2 김종욱 대전광역시 유성구
3 김해림 대전광역시 유성구
4 김동욱 대전광역시 유성구
5 박재형 대전광역시 유성구
6 박찬준 대전광역시 유성구
7 이범선 경기도 용인시 기흥구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 양성보 대한민국 서울특별시 강남구 선릉로***길 ** (논현동) 삼성빌딩 *층(피앤티특허법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술원 대전광역시 유성구
2 경희대학교 산학협력단 경기도 용인시 기흥구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2019.10.15 수리 (Accepted) 1-1-2019-1048050-79
2 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2020.05.15 수리 (Accepted) 4-1-2020-5108396-12
3 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2020.06.12 수리 (Accepted) 4-1-2020-5131486-63
4 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2020.06.12 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
5 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search		 2020.08.12 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-6-2020-0139288-44
6 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2020.09.21 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2020-0652258-51
7 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견서·답변서·소명서
 2020.11.05 수리 (Accepted) 1-1-2020-1181368-37
8 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2020.11.05 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2020-1181369-83
9 등록결정서
Decision to grant		 2021.02.05 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2021-0110548-64
10 [출원서 등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment		 2021.02.15 수리 (Accepted) 1-1-2021-0181164-31
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번호 청구항
1 1
전도성 매질에서의 무선 전력 전송을 위한 자기 결합 코일 회로의 등가 회로를 모델링하는 방법에 있어서,상기 자기 결합 코일 회로는, 상기 전도성 매질 내에 배치된 송신 코일 및 수신 코일을 포함하고, 상기 전도성 매질, 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일의 설계 파라미터들에 기반하여, 상기 자기 결합 코일 회로에 대응하는 2 포트 회로의 z 파라미터들을 계산하는 단계; 및상기 계산된 z 파라미터들에 기반하여 상기 자기 결합 코일 회로의 2 포트 등가 회로를 모델링하는 단계를 포함하고,상기 z 파라미터들은, 상기 전도성 매질에 의한 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일의 와전류 손실과 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일 간의 거리에 기반한 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일 간의 결합 효과를 고려하여 계산되고,상기 자기 결합 코일 회로에 대응하는 2 포트 회로의 z 파라미터들은 Z11, Z12, Z21 및 Z22이고,상기 Z11은 상기 송신 코일의 w 번째 턴에서 흐르는 소스 전류(Ipw)에 대한 상기 송신 코일의 q 번째 턴에서 유도된 전압(Vpq)의 비율로서 계산되고,상기 Z21은 상기 송신 코일의 w 번째 턴에서 흐르는 소스 전류 (Ipw)에 대한 상기 수신 코일의 q 번째 턴에서의 유도 전압(Vsq)의 비율로서 계산되고, 상기 Z22는 상기 수신 코일의 w 번째 턴에서 흐르는 소스 전류(Isw)에 대한 상기 수신 코일의 q 번째 턴에서의 유도 전압(Vsq) 비율로서 계산되고,상기 Z12는 상기 Z21와 동일한, 자기 결합 코일 회로의 등가 회로를 모델링하는 방법
2 2
삭제
3 3
제1항에 있어서,상기 전도성 매질의 설계 파라미터는 상기 전도성 매질의 전기 전도도()를 포함하고,상기 송신 코일의 설계 파라미터는 상기 송신 코일의 턴 수(n), 상기 송신 코일의 k번째 턴에서의 직경(apk) 및 상기 송신 코일의 k번째 턴에서의 전류(Ipk)를 포함하고, 상기 수신 코일의 설계 파라미터는 상기 수신 코일의 턴 수(m), 상기 수신 코일의 k번째 턴에서의 직경(ask) 및 상기 송신 코일의 k번째 턴에서의 전류(Ipk)를 포함하고,상기 자기 결합 코일 회로에 대응하는 2 포트 회로의 z 파라미터들의 각각은 상기 와전류 손실과 연관된 전기장(Eeddy)에 기반하여 계산되고, 상기 전기장(Eeddy)은 i) 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일 간의 거리(d), ii) 상기 전기 전도도(), 및 iii) 상기 송신 코일 또는 상기 수신 코일의 직경에 기반하여 계산되는, 자기 결합 코일 회로의 등가 회로를 모델링하는 방법
4 4
제3항에 있어서,상기 Z11, 상기 Z21 및 상기 Z22는 아래의 수학식 1[수학식 1]에 따라 계산되는, 자기 결합 코일 회로의 등가 회로를 모델링하는 방법
5 5
제3항에 있어서,상기 계산된 z 파라미터들 중 적어도 하나의 실수부는 상기 와전류 손실에 기반한 값을 나타내고, 상기 전기장(Eeddy)은 상기 자기 결합 코일 회로의 동작 주파수, 상기 전기 전도도() 및 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일 간의 거리(d)에 비례하고,상기 실수부는 상기 동작 주파수 및 상기 전기 전도도()에 비례하는, 자기 결합 코일 회로의 등가 회로를 모델링하는 방법
6 6
전도성 매질에서의 무선 전력 전송을 위한 자기 결합 코일 회로의 등가 회로를 모델링하는 방법에 있어서,상기 자기 결합 코일 회로는, 상기 전도성 매질 내에 배치된 송신 코일 및 수신 코일을 포함하고, 상기 전도성 매질, 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일의 설계 파라미터들에 기반하여, 상기 자기 결합 코일 회로에 대응하는 2 포트 회로의 z 파라미터들을 계산하는 단계; 및상기 계산된 z 파라미터들에 기반하여 상기 자기 결합 코일 회로의 2 포트 등가 회로를 모델링하는 단계를 포함하고,상기 z 파라미터들은, 상기 전도성 매질에 의한 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일의 와전류 손실과 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일 간의 거리에 기반한 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일 간의 결합 효과를 고려하여 계산되고,상기 송신 코일 및 상기 수신 코일은 서로 동일한 코일이고, 상기 계산된 z 파라미터들에 있어서, Z11 및 Z22는 서로 동일하고, Z12 및 Z21은 서로 동일한, 자기 결합 코일 회로의 등가 회로를 모델링하는 방법
7 7
제1항에 있어서,상기 2 포트 등가 회로는, 2 포트 T 타입의 등가 회로인, 자기 결합 코일 회로의 등가 회로를 모델링하는 방법
8 8
전도성 매질에서의 무선 전력 전송을 위한 자기 결합 코일 회로의 등가 회로를 모델링하는 방법에 있어서,상기 자기 결합 코일 회로는, 상기 전도성 매질 내에 배치된 송신 코일 및 수신 코일을 포함하고, 상기 전도성 매질, 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일의 설계 파라미터들에 기반하여, 상기 자기 결합 코일 회로에 대응하는 2 포트 회로의 z 파라미터들을 계산하는 단계; 및상기 계산된 z 파라미터들에 기반하여 상기 자기 결합 코일 회로의 2 포트 등가 회로를 모델링하는 단계를 포함하고,상기 z 파라미터들은, 상기 전도성 매질에 의한 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일의 와전류 손실과 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일 간의 거리에 기반한 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일 간의 결합 효과를 고려하여 계산되고,상기 2 포트 등가 회로는, 2 포트 T 타입의 등가 회로이고,Z11 및 Z21은 아래의 수학식 2에 의해 계산되고,[수학식 2]상기 L1은 상기 송신 코일의 인덕턴스이고, R1_air는 공기 중에서의 상기 송신 코일의 저항이고, 상기 M은 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일 간의 상호 인덕턴스이고, 상기 C 및 상기 D는 각각 상기 와전류 손실에 의해 추가되는 저항이고, 상기 C는 상기 2 포트 T 타입의 등가 회로에서 상기 R1_air에 직렬로 접속되는 저항이고,상기 D는 상기 2 포트 T 타입의 등가 회로에서 상기 M에 대응하는 코일에 직렬로 접속되는 저항인, 자기 결합 코일 회로의 등가 회로를 모델링하는 방법
9 9
제8항에 있어서,상기 송신 코일 및 상기 수신 코일 간의 거리(d)가 증가함에 따라, 상기 D 및 상기 M은 감소하는, 자기 결합 코일 회로의 등가 회로를 모델링하는 방법
10 10
제8항에 있어서,상기 Z21의 실수부는 상기 전도성 매질에서의 상기 자기 결합 코일 회로의 상호 저항이고, 상기 수신 코일에 유도되는 유도 전압과 상기 송신 코일에 흐르는 전류 간에 위상차()를 발생시키고, 상기 위상차()는 아래의 수학식 3에 의해 계산되고,[수학식 3]상기 는 상기 자기 결합 코일 회로의 동작 주파수에 따른 각속도인, 자기 결합 코일 회로의 등가 회로를 모델링하는 방법
11 11
제10항에 있어서,상기 위상차()는 90도 미만인, 자기 결합 코일 회로의 등가 회로를 모델링하는 방법
12 12
전도성 매질에서의 무선 전력 전송을 위한 자기 결합 코일 회로의 등가 회로를 모델링하는 방법에 있어서,상기 자기 결합 코일 회로는, 상기 전도성 매질 내에 배치된 송신 코일 및 수신 코일을 포함하고, 상기 전도성 매질, 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일의 설계 파라미터들에 기반하여, 상기 자기 결합 코일 회로에 대응하는 2 포트 회로의 z 파라미터들을 계산하는 단계; 및상기 계산된 z 파라미터들에 기반하여 상기 자기 결합 코일 회로의 2 포트 등가 회로를 모델링하는 단계를 포함하고,상기 z 파라미터들은, 상기 전도성 매질에 의한 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일의 와전류 손실과 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일 간의 거리에 기반한 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일 간의 결합 효과를 고려하여 계산되고,상기 2 포트 등가 회로는, 2 포트 T 타입의 등가 회로이고,상기 2 포트 T 타입의 등가 회로는 상기 계산된 z 파라미터들에 기반하여 계산되는 제1 파라미터, 제2 파라미터 및 제3 파라미터에 의해 구현되고, 상기 제1 파라미터는 Z11-Z21로서 계산되고, 상기 제2 파라미터는 Z21로서 계산되고,상기 제3 파라미터는 Z22으로서 계산되는, 자기 결합 코일 회로의 등가 회로를 모델링하는 방법
13 13
제1항에 있어서,상기 전도성 매질은 해수이고, 상기 자기 결합 코일 회로는 상기 해수에 완전히 잠겨서 배치되는, 자기 결합 코일 회로의 등가 회로를 모델링하는 방법
14 14
전도성 매질에서의 무선 전력 전송을 위한 자기 결합 코일 회로의 등가 회로를 모델링하는 장치에 있어서,상기 자기 결합 코일 회로는, 상기 전도성 매질 내에 배치된 송신 코일 및 수신 코일을 포함하고, 상기 전도성 매질, 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일의 설계 파라미터들에 기반하여, 상기 자기 결합 코일 회로에 대응하는 2 포트 회로의 z 파라미터들을 계산하는 z 파라미터 계산부; 및상기 계산된 z 파라미터들에 기반하여 상기 자기 결합 코일 회로의 2 포트 등가 회로를 모델링하는 모델링부를 포함하고,상기 z 파라미터들은, 상기 전도성 매질에 의한 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일의 와전류 손실과 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일 간의 거리에 기반한 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일 간의 결합 효과를 고려하여 계산되고,상기 자기 결합 코일 회로에 대응하는 2 포트 회로의 z 파라미터들은 Z11, Z12, Z21 및 Z22이고,상기 Z11은 상기 송신 코일의 w 번째 턴에서 흐르는 소스 전류(Ipw)에 대한 상기 송신 코일의 q 번째 턴에서 유도된 전압(Vpq)의 비율로서 계산되고,상기 Z21은 상기 송신 코일의 w 번째 턴에서 흐르는 소스 전류 (Ipw)에 대한 상기 수신 코일의 q 번째 턴에서의 유도 전압(Vsq)의 비율로서 계산되고, 상기 Z22는 상기 수신 코일의 w 번째 턴에서 흐르는 소스 전류(Isw)에 대한 상기 수신 코일의 q 번째 턴에서의 유도 전압(Vsq) 비율로서 계산되고,상기 Z12는 상기 Z21와 동일한, 자기 결합 코일 회로의 등가 회로를 모델링하는 장치
15 15
전도성 매질에서의 무선 전력 전송을 위한 자기 결합 코일 회로의 등가 회로의 모델링을 위한 z 파라미터를 계산하는 방법에 있어서,상기 자기 결합 코일 회로는, 상기 전도성 매질 내에 배치된 송신 코일 및 수신 코일을 포함하고, 상기 전도성 매질, 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일의 설계 파라미터들을 획득하는 단계; 및 상기 획득된 설계 파라미터들에 기반하여, 상기 자기 결합 코일 회로에 대응하는 2 포트 회로의 z 파라미터들을 계산하는 단계를 포함하고, 상기 z 파라미터들은, 상기 전도성 매질에 의한 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일의 와전류 손실과 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일 간의 거리에 기반한 상기 송신 코일 및 상기 수신 코일 간의 결합 효과를 고려하여 계산되고,상기 자기 결합 코일 회로에 대응하는 2 포트 회로의 z 파라미터들은 Z11, Z12, Z21 및 Z22이고,상기 Z11은 상기 송신 코일의 w 번째 턴에서 흐르는 소스 전류(Ipw)에 대한 상기 송신 코일의 q 번째 턴에서 유도된 전압(Vpq)의 비율로서 계산되고,상기 Z21은 상기 송신 코일의 w 번째 턴에서 흐르는 소스 전류 (Ipw)에 대한 상기 수신 코일의 q 번째 턴에서의 유도 전압(Vsq)의 비율로서 계산되고, 상기 Z22는 상기 수신 코일의 w 번째 턴에서 흐르는 소스 전류(Isw)에 대한 상기 수신 코일의 q 번째 턴에서의 유도 전압(Vsq) 비율로서 계산되고,상기 Z12는 상기 Z21와 동일한, z 파라미터를 계산하는 방법
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1 과학기술정보통신부 경희대학교 산학협력단 대학ICT연구센터육성지원사업 ITRC LOS/NLOS 환경에서 3차원 선택적 공간 무선전력전송기술연구
2 과학기술정보통신부 숭실대학교 기초연구사업/선도연구센터사업(ERC) 지능형 바이오메디컬 무선전력전송 연구센터