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KR102695407B1 - 복수의 송신 코일을 포함한 무선전력전송 시스템을 이용한 차량 시트 위치 검출 장치 및 그 방법 - Google Patents

복수의 송신 코일을 포함한 무선전력전송 시스템을 이용한 차량 시트 위치 검출 장치 및 그 방법 Download PDF

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KR102695407B1
KR102695407B1 KR1020210126776A KR20210126776A KR102695407B1 KR 102695407 B1 KR102695407 B1 KR 102695407B1 KR 1020210126776 A KR1020210126776 A KR 1020210126776A KR 20210126776 A KR20210126776 A KR 20210126776A KR 102695407 B1 KR102695407 B1 KR 102695407B1
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inverter
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transmitting
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구근완
이주엽
박상욱
강한별
위신환
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한국자동차연구원
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 차량 시트 위치 검출 장치는 차량 시트에 배치되는 전력 수신 모듈; 상기 전력 수신 모듈과 이격되어 배치되고 복수의 송신 코일을 포함하는 전력 송신 모듈; 상기 전력 송신 모듈에 전원을 공급하는 인버터; 및 상기 인버터의 전류 및 전압 중 적어도 하나의 위상의 변화를 감지하여 차량의 위치를 검출하는 검출 모듈을 포함하고, 상기 검출 모듈은 상기 복수의 송신 코일 중 동작하는 송신 코일과 연결되는 상기 인버터의 위상 변화를 감지하여 차량 시트의 위치를 검출한다.

Description

복수의 송신 코일을 포함한 무선전력전송 시스템을 이용한 차량 시트 위치 검출 장치 및 그 방법{Vehicle seat position detection device and method using wireless power transmission system including a plurality of transmission coils}
본 발명은 차량 시트 위치 검출 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 별도의 센서 없이 무선전력전송 시스템을 이용하여 차량 시트 위치 검출 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 다양한 전자 제어 시스템이 발달됨에 따라 차량에도 여러 가지의 전자 제어 시스템이 적용되고 있다. 이에 과거 수동으로 조절되던 차량 내부의 각종 장치 및 시스템 역시 전자적으로 제어되는 경우가 늘어나는 추세이다.
그 중 차량 시트의 위치를 제어하는 것 역시 일 예에 해당한다. 차량 시트의 위치를 전자적으로 제어하기 위해서는 직류 전원을 사용하는 모터를 구비하는 시트 모듈 이외에 차량 시트의 위치를 검출하기 위한 센서를 필요로 한다.
그러나 차량의 제어 기술이 점차 발전함에 따라, 차량 시트 내에는 시트 모듈 이외에도 열선 장치, 승객 구분 장치 및 각종 제어 유닛과 같은 다양한 장치 및 시스템이 차량 시트 내부에 구비되고 있다.
이로 인해 점차 차량 시트 내부는 점점 복잡해지고 공간이 협소해지게 되었으며, 따라서 차량 시트의 위치를 검출하는 센서의 장착이 어려운 문제가 있으며, 센서 장착시 비용이 증가하게 되는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 별도의 센서 없이 기존에 설치된 무선전력전송 시스템을 이용하여 차량 시트 위치 검출 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 시트 위치 검출 장치는 차량 시트에 배치되는 전력 수신 모듈; 상기 전력 수신 모듈과 이격되어 배치되고 복수의 송신 코일을 포함하는 전력 송신 모듈; 상기 전력 송신 모듈에 전원을 공급하는 인버터; 및 상기 인버터의 전류 및 전압 중 적어도 하나의 위상의 변화를 감지하여 차량의 위치를 검출하는 검출 모듈을 포함하고, 상기 검출 모듈은 상기 복수의 송신 코일 중 동작하는 송신 코일과 연결되는 상기 인버터의 위상 변화를 감지하여 차량 시트의 위치를 검출할 수 있다.
상기 복수의 송신 코일은 배치된 위치에 따라 고유 코드가 부여될 수 있다.
상기 인버터는 상기 복수의 송신 코일 중 적어도 하나와 선택적으로 연결되는 릴레이부를 포함하고, 상기 전력 수신 모듈은 정류부와 연결될 수 있다.
상기 전력 수신 모듈의 요구 전력에 따라 상기 인버터의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 검출 모듈은 상기 인버터의 전류 및 전압 중 적어도 하나의 위상의 변화를 감지하여 차량의 진동, 틸팅 및 사람의 착석 여부 중 적어도 하나를 검출할 수 있다.
상기 검출 모듈은 상기 차량 시트가 제1위치에 있을 때 상기 인버터의 전류의 위상값인 제1위상 및 상기 인버터의 전압의 위상값을 제2위상과 상기 복수의 송신 코일 중 동작하는 송신 코일의 고유 코드를 저장하는 저장부를 포함할 수 있다.
상기 차량 시트가 제2위치에 있을 때 상기 인버터의 전류 및 전압의 위상값과 상기 제1 및 제2위상과, 동작하는 송신 코일의 고유 코드를 통해 상기 차량 시트의 이동 거리와 이동 방향을 검출할 수 있다.
상기 검출 모듈은 상기 검출된 상기 차량 시트의 이동 거리와 이동 시간을 통해 상기 차량 시트의 이동 속도를 검출할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 다른 차량 시트 위치 검출 방법은 차량 시트가 제1위치에 있을 때 인버터의 전압 및 전류 중 적어도 하나의 위상값과 동작하는 송신 코일의 위치를 감지하는 단계; 상기 인버터의 전압 및 전류 중 적어도 하나의 위상값의 변화 여부를 감지하는 단계; 및 상기 위상값의 변화 여부에 따라 상기 차량 시트의 진동, 틸팅 및 사람의 착석 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 동작하는 송신 코일의 위치를 감지하는 단계는 상기 송신 코일에 부여된 고유 코드를 통하여 위치를 검출할 수 있다.
상기 차량 시트가 이동하여 제2위치에 있을 때 상기 인버터의 전압 및 전류 중 적어도 하나의 위상값 변화와 동작하는 송신 코일의 위치를 감지하는 단계; 및 상기 위상값 변화에 따라 상기 차량 시트의 이동거리와 이동 방향을 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 위상값 변화와 상기 차량 시트의 이동시간에 따라 상기 차량 시트의 이동 속도를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 별도의 센서를 구비하지 않고도 차량 시트의 위치를 검출할 수 있기 때문에 차량 내부의 구조를 보다 단순화할 수 있게 된다.
또한, 위치에 따라 고유코드가 부여된 송신 코일을 통해 차량 시트의 정확한 위치와 이동 방향을 검출할 수 있다.
또한, 차량 시트에 발생하는 진동, 틸팅을 검출하고 차량 시트에 사람의 착석 여부를 판단할 수 있으며, 차량 시트가 이동하는 거리 및 속도, 가속도를 검출할 수 있다.
또한, 차량 시트에 전원을 공급하기 위하여 구비된 무선전력전송 시스템을 활용하여 차량 시트의 위치를 검출하므로 비용 절감 및 구조 단순화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 시트 위치 검출 장치에 대한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 시트 위치 검출 장치에 대한 블록도이다.
도 3 내지 도 6는 본 발명의 실시예에 따른 차량 시트 위치 검출 장치를 도시한 것이다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 차량 시트 위치 검출 방법에 대한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합 또는 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, "상(위)" 또는 "하(아래)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우 뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다.
무선전력전송(Wireless Power Transfer; WPT) 시스템은 공간을 통하여 선 없이 전력을 전달하는 기술로서, 모바일(Mobile) 기기 및 디지털 가전 기기들에 대한 전력 공급의 편의성을 극대화한 기술이다.
무선전력전송기술 중 자기유도방식은 송신부 코일에서 자기장을 발생시키면 이 자기장이 수신부의 2차 코일에 유도돼 전류를 공급하는 전자기 유도 원리를 이용한 기술이다.
무선전력전송기술 중 자기공명방식은 송신부 코일에서 공진주파수로 진동하는 자기장을 생성해 동일한 공진 주파수로 설계된 수신부 코일에만 에너지가 집중적으로 전달되도록 하는 것이 공진유도 방식의 원리이다. 즉, 수 MHz에서 수십 MHz 대역의 주파수를 사용하여 자기적 공명을 이루어 전력을 전송하는 기술이다. 전자유도방식보다 먼 거리에서 높은 효율로 에너지를 전달할 수 있다.
기존에는 차량 시트에 전원을 공급하기 위하여 전원공급 와이어가 사용되었으나, 차량 시트의 움직임 범위를 확장시키기 위하여 무선전력전송기술이 이용될 수 있다.
본 발명은 별도의 위치감지센서를 구비하지 않고도 차량 시트에 전원 공급을 위한 무선전력전송 시스템을 이용하여 차량 시트의 위치를 검출할 수 있는 기술이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 시트 위치 검출 장치에 대한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 시트 위치 검출 장치에 대한 블록도이고, 도 3 내지 도 6는 본 발명의 실시예에 따른 차량 시트 위치 검출 장치를 도시한 것이고, 도 7 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 차량 시트 위치 검출 방법에 대한 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 시트 위치 검출 장치(100)는 전력 수신 모듈(110), 전력 송신 모듈(120), 인버터(130), 검출 모듈(140)로 구성될 수 있고, 제어부(150), 정류부(160)를 추가로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 시트 위치 검출 장치(100)에 포함된 전력 수신 모듈(110), 전력 송신 모듈(120), 인버터(130) 및 정류부(160)의 구성은 무선전력전송 시스템에서 통상적으로 사용되는 기본적인 구성일 수 있다. 정류부(160)는 전력 수신 모듈(110)과 별도의 구성인 것으로 기재하였으나, 정류부(160)는 전력 수신 모듈(110)에 포함되는 구성일 수 있다. 인버터(130)는 전력 송신 모듈(120)과 별도의 구성인 것으로 기재하였으나, 인버터(130)는 전력 송신 모듈(120)에 포함되는 구성일 수 있다.
전력 수신 모듈(110)은 임피던스 매칭부, 정류부, 수신측 컨버터, 수신 코일 및 부하(ex. 배터리, 디스플레이, 음성 출력회로, 열선, 각종 센서 등) 등을 포함할 수 있다. 전력 송신 모듈(120)은 정류 및 필터부, 송신측 컨버터, 게이트 드라이버, 인버터, 매칭회로 및 송신코일 등을 포함할 수 있다. 이는 예시적인 것이며, 특별히 이에 한정하는 것은 아니며 통상의 기술자가 무선전력송신기술에서 사용할 수 있는 구성을 더 포함할 수 있음은 당연하다.
전력 수신 모듈(110)은 차량 시트에 배치되고, 전력 송신 모듈(120)은 전력 수신 모듈(110)과 이격되어 배치될 수 있다.
보다 구체적으로, 전력 수신 모듈(110)은 차량 시트의 사람의 착석 부분의 하부에 배치될 수 있다. 전력 수신 모듈(110)은 차량 시트의 사람 착석 부분의 시트 내에 배치될 수 있다. 전력 송신 모듈(120)은 전력 수신 모듈(110)과 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 전력 송신 모듈(120)과 전력 수신 모듈(110)의 이격 거리는 자기유도현상으로 자속이 발생할 수 있는 거리일 수 있다. 전력 송신 모듈(120)은 차량 내에 배치된 배터리로부터 전원을 공급받기 위하여 차량 바닥 부분에 배치될 수 있다.
전력 수신 모듈(110)은 수신 코일(111)을 포함할 수 있고, 전력 송신 모듈(120)은 송신 코일(121)을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 차량 시트에 포함되는 무선전력송신 시스템이 자기유도방식으로만 전력을 전송하는 경우 송신 코일(121) 및 수신 코일(111)은 유도코일일 수 있고, 자기공진방식만으로만 전력을 전송하는 경우 송신 코일(121) 및 수신 코일(111)은 공진코일일 수 있다. 자기유도방식과 자기공진방식을 혼용하여 전력을 전송하는 경우 송신 코일(121) 및 수신 코일(111)은 유도코일과 공진코일 모두로 이루어질 수 있다.
도 5를 참조하면, 송신 코일(121)은 복수의 코일을 포함할 수 있다. 송신 코일(121)은 복수의 행과 복수의 열에 따라 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 행은 a행, b행, c행을 포함할 수 있고, 복수의 열은 1 내지 6열을 포함할 수 있다. 이는 예시적인 것에 불과하고 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 송신 코일(121)은 배치된 위치에 따라 각각 고유의 코드가 부여될 수 있다. 예를 들어, a행 1열에 배치된 코일은 a1 코드가 부여될 수 있고, b행 2열에 배치된 코일은 b2 코드가 부여될 수 있고, c행 3열에 배치된 코일은 c3 코드가 부여될 수 있다. 이하에서는, a1 코드가 부여된 송신 코일(121)은 a1코일로 이름할 수 있다.
도 3을 참조하면, 차량 내에서 차량의 좌우 방향을 x축, 차량의 전후 방향을 y축, 차량의 상하 방향을 z축으로 볼 수 있다. 무선전력송신을 위하여 송신 코일(121)과 수신 코일(111)은 초기 위치에서 z축 방향을 기준으로 적어도 일부가 오버랩되도록 배치될 수 있다. 송신 코일(121)과 수신 코일(111)이 최대 면적으로 오버랩되는 경우 무선전력송신효율이 최대일 수 있다. 송신 코일(121)과 수신 코일(111)의 간격이 z축 방향으로 감소할수록 무선전력송신 효율은 증가할 수 있다. 송신 코일(121)과 수신 코일(111)의 간격이 z축 방향으로 증가할수록 무선전력송신 효율은 감소할 수 있다.
전력 수신 모듈(110)은 정류부(160)와 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 정류부(160)는 전력 수신 모듈(110)로부터 입력받은 교류 전력을 정류하여 직류 전력으로 생성한다. 정류부(160)는 각종 부하와 연결되어 직류 전력을 공급할 수 있다.
인버터(130)는 전력 송신 모듈(120)에 전원을 공급할 수 있다.
보다 구체적으로, 인버터(130)는 직류 전원(미도시)을 입력받아 전력 송신 모듈(120)에 교류 전원을 공급할 수 있다. 인버터(130)는 직류 전원(DC)을 교류 전원(AC)으로 바꾸기 위한 구성으로, 스위칭 소자 또는 제어 회로를 통해 원하는 전압과 주파수로 제어할 수 있다. 인버터(130)는 전력변환부로 명칭될 수 있다.
인버터(130)는 4개의 스위칭 소자로 구성되는 풀브릿지 회로를 포함할 수 있다. 각 스위칭 소자의 턴온-턴오프 제어를 통해 출력되는 전압 및 전류의 듀티 및 주파수를 제어할 수 있다. 스위칭 소자의 동작 제어에 따라 출력 전압 및 전 전류를 조절하는 것은 통상의 기술자에게 자명한 사항이므로 자세한 설명은 생략한다.
인버터(130)는 출력되는 전압 및 전류의 크기를 조절할 수 있다. 인버터(130)는 송신 코일(121)과 수신 코일(111) 간의 상호작용에 의해 변화하는 인덕턴스에 따라 출력되는 전압 및 전류의 크기를 조절할 수 있다. 인버터(130)는 송신 코일(121)과 수신 코일(111) 간의 결합계수 차이에 의해 발생하는 인덕턴스 변화에 따라 출력되는 전압 및 전류의 크기를 조절할 수 있다. 여기서, 결합계수는 송신 코일(121)과 수신 코일(111) 간의 전자적인 결합의 정도를 표시하는 것으로 양 코일 간에는 누설 자속이 많을수록 결합계수의 값은 작아지고, 누설 자속이 작을수록 결합계수의 값은 커질 수 있다. 이는 예시적인 것에 불과하며, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
인버터(130)에서 출력되는 교류 전원은 송신 코일(121)과 수신 코일(111) 간의 상호작용에 의해 변화하는 인덕턴스에 따라 위상의 변화가 발생할 수 있다. 인버터(130)에서 출력되는 전압 및 전류 중 적어도 하나는 전력 수신 모듈(110)에 일정한 전력을 공급하기 위하여 위상의 변화가 발생할 수 있다. 예를 들어, 송신 코일(121)과 수신 코일(111) 간 거리가 증가하여 누설 자속이 많을수록 인버터(130)에서 출력되는 전압 및 전류 중 적어도 하나의 위상 변화는 증가할 수 있다. 반대로, 송신 코일(121)과 수신 코일(111) 간 거리가 감소하여 누설 자속이 감소할수록 인버터(130)에서 출력되는 전압 및 전류 중 적어도 하나의 위상 변화는 감소할 수 있다.
인버터(130)는 복수의 송신 코일(121)과 적어도 하나와 선택적으로 연결될 수 있다. 인버터(130)는 릴레이 또는 스위치를 통하여 복수의 송신 코일(121)과 선택적으로 연결될 수 있다. 인버터(130)는 연결된 적어도 하나의 송신 코일(121)에 전압 및 전류를 출력할 수 있다.
인버터(130)는 초기 동작시에는 복수의 송신 코일(121) 전부에 전압 및 전류를 출력할 수 있고, 이후에는 수신 코일(111)과의 상호작용으로 위상 변화가 발생하는 송신 코일(121)과 위상 변화가 발생하는 송신 코일(121)과 인접한 송신 코일(121)에만 전압 및 전류를 출력할 수 있다.
도 6(a)를 참조하면, 수신 코일(111)은 복수의 송신 코일(121) 중 a1코일과 a2코일과 오버랩되는 위치인 제1위치에 배치될 수 있다. 이러한 경우, 인버터(130)는 a1코일 및 a2코일에만 선택적으로 전압 및 전류가 출력되도록 릴레이부를 제어할 수 있다. 또한, 초기 동작시에는 인버터(130)는 복수의 송신 코일(121) 전부에 전압 및 전류가 출력되도록 제어할 수 있고, 검출 모듈(140)은 복수의 송신 코일(121) 중 수신 코일(111)과 오버랩되어 전류 및 전압의 위상의 변화가 발생하는 송신 코일(121)의 고유코드를 통해 차량 시트(10)의 위치를 검출할 수 있다.
또한, 수신 코일(111)의 위치 변화를 예측하여, a1코일 및 a2코일과 인접하게 배치된 a3코일, b1코일 및 b2코일에도 전압 및 전류가 출력되도록 릴레이부를 제어할 수 있으며, a3코일, b1코일 및 b2코일에 출력되는 전압 및 전류의 크기는 수신 코일(111)과 오버랩되는 a1코일 및 a2코일에 출력되는 전압 및 전류의 크기보다 약할 수 있다.
도 6(b)를 참조하면, 수신 코일(111)은 복수의 송신 코일(121) 중 b2코일, b3코일, c2코일, c3코일과 오버랩되는 제2위치에 배치될 수 있다. 이러한 경우, 인버터(130)는 b2코일, b3코일, c2코일, c3코일에만 선택적으로 전압 및 전류가 출력되도록 릴레이부를 제어할 수 있다. 또한, 초기 동작시에는 인버터(130)는 복수의 송신 코일(121) 전부에 전압 및 전류가 출력되도록 제어할 수 있고, 검출 모듈(140)은 복수의 송신 코일(121) 중 수신 코일(111)과 오버랩되어 전류 및 전압의 위상의 변화가 발생하는 송신 코일(121)의 고유코드를 통해 차량 시트(10)의 위치를 검출할 수 있다.
또한, 수신 코일(111)의 위치 변화를 예측하여, b2코일, b3코일, c2코일, c3코일과 인접하게 배치된 b1코일, c1코일, a2코일, a3코일에도 전압 및 전류가 출력되도록 릴레이부를 제어할 수 있으며, b1코일, c1코일, a2코일, a3코일에 출력되는 전압 및 전류의 크기는 수신 코일(111)과 오버랩되는 b2코일, b3코일, c2코일, c3코일에 출력되는 전압 및 전류의 크기보다 약할 수 있다.
도 6(a)에서 제1위치에 배치된 수신 코일(111)과 a1코일 또는 b2코일이 오버랩되는 각각의 면적의 크기는 도 6(b)에서 제2위치에 배치된 수신 코일(111)과 b2코일, b3코일, c2코일, c3코일이 오버랩되는 각각의 면적의 크기보다 크다. 제1위치에 배치된 수신 코일(111)과 오버랩되는 송신 코일(121)의 개수는 제2위치에 배치된 수신 코일(111)과 오버랩되는 송신 코일(121)의 개수보다 작다. 인버터(130)에서 복수의 송신 코일(121)에 출력되는 전압 및 전류의 세기는 수신 코일(111)과 오버랩되는 송신 코일(121)의 개수 또는 면적에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어, 수신 코일(111)과 오버랩되는 송신 코일(121)의 개수가 작을수록 인버터(130)에서 송신 코일(121)로 출력되는 전압 및 전류의 세기는 커질 수 있고, 수신 코일(111)과 오버랩되는 송신 코일(121)의 면적이 작을수록 인버터(130)에서 송신 코일(121)로 출력되는 전압 및 전류의 세기는 커질 수 있다. 이는 예시적인 것에 불과하며, 전력 수신 모듈(110)에서 요구하는 전력에 따라 인버터(130)에서 송신 코일(121)로 출력되는 전류 및 전압의 세기는 달라질 수 있다.
제어부(150)는 전력 수신 모듈(110)의 요구 전력에 따라 인버터(130)의 동작을 제어할 수 있다.
보다 구체적으로, 제어부(150)는 인버터(130)의 동작을 제어하여 출력되는 전압 및 전류를 조절할 수 있다. 제어부(150)는 인버터(130)의 동작을 제어하여 출력되는 전압 및 전류 중 적어도 하나의 위상을 조절할 수 있다. 차량 시트의 위치 변화에 따라 송신 코일(121)과 수신 코일(111) 간의 거리가 변화하는 경우, 전력 수신 모듈(110)에 공급되는 전력량은 달라질 수 있다. 이때, 제어부(150)는 전력 수신 모듈(110)에 일정한 크기의 전력을 공급하기 위하여 인버터(130)의 동작을 제어할 수 있다.
검출 모듈(140)은 인버터(130)의 전류 및 전압 중 적어도 하나의 위상의 변화를 감지하여 차량 시트(10)의 위치를 검출할 수 있다.
보다 구체적으로, 검출 모듈(140)은 송신 코일(121)과 수신 코일(111) 간의 결합계수 차이에 의해 발생하는 인덕턴스 변화에 따라 변하는 전압 및 전류 중 적어도 하나의 위상차이를 감지할 수 있다. 차량 시트(10) 위치 변화시, 차량 시트(10)에 배치된 수신 코일(111)의 위치가 변화함에 따라 송신 코일(121)과 수신 코일(111) 간의 인덕턴스는 변화하게 되고, 인버터(130)는 전력 수신 모듈(110)에 일정한 전력을 공급하기 위하여 인버터(130)에서 출력되는 전압 및 전류 중 적어도 하나의 위상도 변화하게 된다.
즉, 검출 모듈(140)은 인버터(130)에서 출력되는 전류 및 전압 중 적어도 하나의 위상 변화를 감지하여 차량 시트(10)의 위치 변화를 검출할 수 있다. 여기서, 검출 모듈(140)은 인버터(130)의 출력 전류의 위상 변화만을 가지고 차량 시트(10)의 위치 변화를 감지할 수 있고, 검출 모듈(140)은 인버터(130)의 출력 전압의 위상 변화만을 가지고 차량 시트(10)의 위치 변화를 감지할 수 있다.
검출 모듈(140)은 차량 시트(10)가 특정 위치에 있을 때를 기준으로 하여 인버터(130)의 출력 전압 및 전류 중 적어도 하나의 위상의 변화량에 따라 차량 시트(10)의 위치 변화량을 검출할 수 있다. 검출 모듈(140)에는 인버터(130)의 전압 및 전류 중 적어도 하나의 위상의 변화량과 차량 시트(10)의 위치 변화량의 관계에 관한 데이터가 LUT(Look-Up Table)로 저장부에 저장될 수 있다. 여기서, 차량 시트(10)의 위치 변화량은 x축, y축, z축 각각의 방향으로 차량 시트(10)의 이동에 따른 데이터를 의미할 수 있고, x축, y축, z축 중 2축이 결합한 방향으로 차량 시트의 이동 또는 3축이 결합한 방향으로 차량 시트의 이동에 따른 데이터를 의미할 수 있다.
검출 모듈(140)은 인버터(130)의 전류 및 전압 중 적어도 하나의 위상의 변화를 검출하여 차량의 진동, 틸팅 및 사람의 착석 여부 중 적어도 하나를 검출할 수 있다.
예를 들어, 검출 모듈(140)은 인버터(130)의 출력 전류 및 전압의 위상 변화가 비교적 짧은 시간에 미세하고 반복적으로 특정 방향성 없이 발생하는 것을 감지하는 경우, 차량 시트에 진동이 발생하였음을 판단할 수 있다. 검출 모듈(140)은 인버터(130)의 출력 전류 및 전압의 위상 변화가 비교적 짧은 시간에 미세하게 발생하는 것을 감지하는 경우, 차량 시트에 틸팅이 발생하였음을 판단할 수 있다. 검출 모듈(140)은 인버터(130)의 출력 전류 및 전압의 위상 변화에 따라 z축 방향으로 이동이 발생했다고 판단하는 경우, 이를 통해 사람의 착석 여부를 판단할 수 있다.
검출 모듈(140)은 차량 시트(10)가 제1위치에 있을 때 인버터(130)의 전류의 위상값인 제1위상 및 인버터(130)의 전압의 위상값인 제2위상을 각각 저장부에 저장할 수 있다. 여기서, 제1위치는 차량 시트의 위치 변화를 판단하기 위하여 기준점이 되는 특정 위치를 의미하며, 차량 시트를 이동하지 않은 초기 위치를 의미할 수 있고, 운전자가 신체에 맞게 위치 조절한 차량 시트의 위치를 의미할 수 있다. 또는, 임의의 시간동안 차량 시트의 위치가 변화하지 않는 경우, 해당 위치를 제1위치로 정할 수 있다.
검출 모듈(140)은 차량 시트(10)가 제1위치에서 제2위치로 이동하는 경우, 인버터(130)의 전류 및 전압의 위상값과 저장부에 저장된 제1 및 제2위상을 비교하여 차량 시트(10)의 이동 거리를 검출할 수 있다. 여기서, 인버터(130)의 전류의 위상값만을 비교하여 차량 시트(10)의 이동 거리를 검출할 수 있고, 인버터(130)의 전압의 위상값만을 비교하여 차량 시트(10)의 이동 거리를 검출할 수 있다.
검출 모듈(140)은 차량 시트(10)가 제1위치에서 제2위치로 이동하는 경우, 이동 시간을 함께 고려하여 차량 시트(10)의 이동 속도 또는 이동 가속도를 검출할 수 있다.
예를 들어, 검출 모듈(140)은 인버터(130)의 출력 전류 및 전압의 위상값이 시간에 따라 점점 증가하는 것을 검출하는 경우, 차량 시트(10)가 초기 위치에서 특정 방향으로 멀어지고 있음을 검출할 수 있다. 검출 모듈(140)은 인버터(130)의 출력 전류 및 전압의 위상값이 시간에 따라 점점 감소하는 것을 검출하는 경우, 초기 위치에서 멀리 이동된 차량 시트(10)가 다시 초기 위치 방향으로 점점 가까워지고 있음을 검출할 수 있다.
검출 모듈(140)은 인버터(130)의 전압 및 전류 중 적어도 하나의 위상값 변화가 발생하는 송신 코일(121)의 고유 코드를 분석하여 차량 시트의 제1위치를 검출할 수 있다. 송신 코일(121)의 고유 코드를 분석하면 수신 코일(111)과 전자기적 상호 작용이 발생한 송신 코일(121)의 위치를 알 수 있기 때문에 차량 시트(10)의 정확한 제1위치를 검출할 수 있다.
즉, 송신 코일이 1개가 배치되는 경우에는 스칼라 값에 따라 위상값의 변화량만을 검출하므로 기준 위치 대비 위치 변화량만 알 수 있고, 차량 시트(10)의 정확한 위치를 검출할 수 없었던 반면, 본 발명에서 고유 코드가 부여된 복수의 송신 코일을 통하여 수신 코일의 위치 변화에 따라 위상값 변화가 발생한 송신 코일의 위치를 알 수 있으므로 벡터값에 따라 차량 시트의 정확한 위치와 방향을 검출할 수 있다.
검출 모듈(140)은 수신 코일(111)과 오버랩되는 송신 코일(121)에 출력되는 전압 및 전류의 세기 및 위상값 변화를 함께 고려하여 보다 정확한 차량 시트(10)의 위치를 검출할 수 있다. 예를 들어, 수신 코일(111)이 2개의 송신 코일의 중심에 오버랩되도록 배치되는 경우, 오버랩되는 2개의 송신 코일 각각에 동일한 전압 및 전류의 세기가 출력되고 위상값 변화가 동일하게 발생하는 것을 통하여 차량 시트(10)의 위치를 검출할 수 있다. 또한, 수신 코일(111)이 2개의 송신 코일에 오버랩되되 어느 하나의 코일에 오버랩되는 면적이 나머지 코일에 오버랩되는 면적보다 크도록 배치되는 경우, 각각의 송신 코일에 출력되는 전압 및 전류의 세기의 비율에 따라 차량 시트(10)의 위치를 검출할 수 있다. 또는, 각각의 송신 코일에서 출력되는 전압 및 전류의 위상값 변화량의 비율에 따라 차량 시트(10)의 위치를 검출할 수 있다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 차량 시트 위치 검출 방법에 대한 흐름도이다. 도 7 내지 도 11의 각 단계에 대한 상세한 설명은 도 1 내지 도 6의 차량 시트 위치 검출 장치에 대한 상세한 설명에 대응되는바, 이하 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 시트 위치를 검출함에 있어서, S11 단계에서 차량 시트가 제1위치에 있을 때 인버터의 전압 및 전류 중 적어도 하나의 위상값을 감지하고, S12 단계에서 상기 인버터의 전압 및 전류 중 적어도 하나의 위상값의 변화 여부를 감지하고, S13 단계에서 위상값의 변화 여부에 따라 상기 차량 시트의 진동, 틸팅 및 사람의 착석 여부를 판단한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 시트 위치 검출함에 있어서, S11 단계를 포함하고, S14 단계에서 차량 시트가 이동하여 제2위치에 있을 때 인버터의 전압 및 전류 중 적어도 하나의 위상값 변화를 감지하고, S15 단계에서 인버터의 위상값 변화에 따라 차량시트의 제1위치에서 제2위치까지의 이동 거리를 판단한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 시트 위치 검출함에 있어서, S11 단계를 포함하고, S16 단계에서 인버터의 위상값에 포함된 송신 코일의 고유코드를 분석하여 차량 시트의 제1위치를 검출할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 시트 위치 검출함에 있어서, S11 단계를 포함하고, S16 단계에서 차량 시트가 이동하여 제2위치에 있을 때 인버터의 전압 및 전류 중 적어도 하나의 위상값 변화를 감지하고, S17 단계에서 인버터의 위상값에 포함된 송신 코일의 고유코드를 분석하여 차량 시트의 이동 방향과 이동거리를 검출할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량 시트 위치 검출함에 있어서, S11 단계 및 S17 단계를 포함하고, S19 단계에서 인버터의 위상값에 포함된 송신 코일의 고유코드와 이동 시간을 고려하여 차량 시트의 이동 방향과 이동 속도를 검출할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 별도의 센서를 구비하지 않고도 차량 시트의 위치를 검출할 수 있기 때문에 차량 내부의 구조를 보다 단순화할 수 있다. 또한, 위치에 따라 고유코드가 부여된 송신 코일을 통해 차량 시트의 정확한 위치와 이동 방향을 검출할 수 있다. 또한, 차량 시트에 발생하는 진동, 틸팅을 검출하고 차량 시트에 사람의 착석 여부를 판단할 수 있으며, 차량 시트가 이동하는 거리 및 속도, 가속도를 검출할 수 있다. 또한, 차량 시트에 전원을 공급하기 위하여 구비된 무선전력전송 시스템을 활용하여 차량 시트의 위치를 검출하므로 비용 절감 및 구조 단순화할 수 있다.
본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 차량 시트 100: 차량 시트 위치 검출 장치
110: 전력 수신 모듈 120: 전력 송신 모듈
130: 인버터 140: 검출 모듈
150: 제어부 160: 정류부

Claims (12)

  1. 차량 시트에 배치되고 수신 코일을 포함하는 전력 수신 모듈;
    상기 전력 수신 모듈과 이격되어 배치되고 복수의 송신 코일을 포함하는 전력 송신 모듈;
    상기 전력 송신 모듈에 전원을 공급하는 인버터; 및
    상기 인버터의 전류 및 전압 중 적어도 하나의 위상의 변화를 감지하여 차량의 위치를 검출하는 검출 모듈을 포함하고,
    상기 검출 모듈은 상기 복수의 송신 코일 중 동작하는 송신 코일과 연결되는 상기 인버터의 위상 변화를 감지하여 차량 시트의 위치를 검출하고,
    상기 복수의 송신 코일은 배치된 위치에 따라 고유 코드가 부여되고,
    상기 검출 모듈은 제1위상, 제2위상 및 상기 복수의 송신 코일 중 동작하는 송신 코일의 고유코드가 저장되는 저장부를 포함하고,
    상기 제1위상은 상기 차량 시트가 제1위치에 있을 때 상기 인버터의 전류의 위상값이고,
    상기 제2위상은 상기 차량 시트가 상기 제1위치에 있을 때 상기 인버터의 전압의 위상값이고,
    상기 차량 시트가 제2위치에 있을 때 상기 인버터의 전류 및 전압의 위상값과 상기 제1 및 제2위상과, 상기 수신 코일과 오버랩되는 송신 코일의 고유 코드를 통해 상기 차량 시트의 이동 거리와 이동 방향을 검출하는 차량 시트 위치 검출 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인버터는 상기 복수의 송신 코일 중 적어도 하나와 선택적으로 연결되는 릴레이부를 포함하고,
    상기 전력 수신 모듈은 정류부와 연결되는 차량 시트 위치 검출 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전력 수신 모듈의 요구 전력에 따라 상기 인버터의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 차량 시트 위치 검출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 검출 모듈은 상기 인버터의 전류 및 전압 중 적어도 하나의 위상의 변화를 감지하여 차량의 진동, 틸팅 및 사람의 착석 여부 중 적어도 하나를 검출하는 차량 시트 위치 검출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전력 수신 모듈은 임피던스 매칭부, 수신측 컨버터 및 부하 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 전력 송신 모듈은 정류 및 필터부, 송신측 컨버터, 게이트 드라이버, 인버터, 매칭회로 중 적어도 하나를 포함하는 차량 시트 위치 검출 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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