2020/175912 1»（：1/10公020/002747 명세서

발명의명칭:무선전력전송시스템용형상설계� �스템및방법 기술분야

[1] 본발명은무선전력전송시스템용형상설계기술 에관한것으로,상세하게는 기계학습을이용하여무선전력전송시스템에최 적화된코어및코일을 설계하는시스템및방법에관한것이다.

배경기술

[2] 최근에는단자연결방식의충전기술의여러가지 문제점을해결하기위하여 , 수전장치에무선으로전력을전송하는무선전력 전송기술이제시되고있다.

[3] 무선전력전송기술에 있어무선전력전송장치는예를들면,전자기유� �방식을 이용하여수전장치로전력을전송하고,수전장� �는무선전력전송장치로부터 무선으로전송되는전력을수신하고,수신한전� �을이용하여배터리를 충전한다.

[4] 무선전력전송장치는무선으로안정적으로그리 고높은효율로전력을

전송하고,수전장치는무선전력전송장치가전� �하는전력을최대로수신하여 배터리를충전시킬수있도록하는기술에많은연 구가이루어지고있다.

[5] 무선전력전송장치및수전장치는각각코어어셈 블리를포함하고,코어

어셈블리는코어와코일로이루어진다.

[6] 자기장을이용한유도결합방식의무선전력전송 기술에서페라이트코어는 자기장의집속도를높이고자기장의분포를변화 시키는데에이용된다.

[7] 무선전력전송의효율또는전달전력량을높이기 위해서는무선

전력전송장치의코일과수전장치의코일사이의 결합계수（혹은커플링계수）가 최대한높게설정되는것이바람직하다.

[8] 일례로페라이트코어의형상을통해최적의결합 계수가설정되도록하는 방법이 있는데,종래에는시스템의제한조건에따라설� �자가직관으로 페라이트코어의형상을설계한후시뮬레이션을 통해몇가지변수를스윕하는 방식으로페라이트코어의형상을설계하였다.

[9] 따라서,종래에는설계자의직관에기초하여페� �이트코어에대한설계가 이루어져페라이트코어의최적의형상을설계하 는데에많은어려움이 따랐으며，이러한방식으로설계된페라이트코 어의형상이최적의결합계수를 만들어내는것인지에대한확신이어려웠다.

[1이 [선행기술문헌]

[11] [특허문헌]

[12] （특허문헌 1）대한민국공개특허공보제 10-2013-0051659호（공개일: 2013. 05.

21）

[13] （특허문헌 2）대한민국공개특허공보제 10-2016-0043678호（공개일: 2016. 04. 2020/175912 1»（：1^1{2020/002747

22)

발명의상세한설명

기술적과제

[14] 본발명은종래기술의문제점을해결하고자창안 된것으로,무선전력전송

효율및전력량전달을최대화할수있도록하기위 해 학습을통해최적의코어 형상혹은코일형상을설계할수있는무선전력전 송시스템용형상설계시스템 및방법을제공하는것을목적으로한다.

[15] 본발명의 기술적과제는이상에서 언급한사항에제한되지 않으며 ,이하에서 설명할내용으로부터본발명이속하는기술분야 의통상의지식을가진자라면 본발명이의도하는기타의과제들또한명료하게 이해할수있을것이다.

과제해결수단

[16] 상기와같은과제를해결하기 위한본발명의 일실시 예에 따른무선전력전송 시스템용형상설계시스템은,설계대상과관련� �여 입력되는형상정보및 보상정보를기초로학습을수행하여새로운형상 정보를생성하는학습모듈; 및상기 학습모듈로부터의 형상정보에기초하여무선전력전송성능을평가 한 후성능평가결과를상기 학습모듈로제공하는분석모듈을포함한다.

[17] 상기 형상정보는상기 설계대상의 형상을규정하는데에 이용되는다수의 성분으로구성되는행렬구조로이루어지는것을 특징으로한다.

[18] 상기 학습모듈은학습과정으로통해상기 형상정보내성분의값을변경하여 상기 설계대상의 형상을변경하도록구현될수있다.

[19] 상기 형상정보내성분은초기에는모두초기값을갖고 ,보상에의한학습이 이루어진이후에는학습수행결과에 따라초기값혹은설정값을갖는것을 특징으로한다.

[2이 상기 학습모듈은학습초기에초기 형상정보를입력받아학습을수행하고, 이후에는학습결과로서 생성된새로운형상정보와상기분석모듈로부터 의 성능평가결과에 기초하여 학습을수행하도록구현될수있다.

[21] 상기분석모듈은무선전력전송성능평가시에,� �능영향변수에 대한분석을 수행하고,분석 결과를토대로무선전력전송성능을평가하도록 구현될수있다.

[22] 상기성능영향변수는자속밀도,송신코일인덕� �스,수신코일인덕턴스, 송수신부간상호인덕턴스,결합계수,송신코일� ��항,수신코일저항,수신전력 및시스템효율중에서선택되는적어도하나이상 을포함할수있다.

[23] 상기 학습모듈은기 설정된학습종료조건이 만족되기까지 형상정보와성능 평가결과를바탕으로지속적으로학습을수행하 도록구현될수있다.

[24] 상기 학습모듈은학습수행후학습수행횟수를카운팅 하고,학습수행횟수가 학습수행최대횟수에도달하면상기 학습종료조건이 만족된것으로

판단하도록구현될수있다.

[25] 상기 학습모듈은이전성능평가결과와현재성능평가 결과를비교하고,두 2020/175912 1»（：1^1{2020/002747 결과의차이가설정 범위내이면상기 학습종료조건이 만족된것으로 판단하도록구현될수있다.

[26] 상기 형상정보내성분은출력모듈상에서블록으로이 미지화되어표시되고, 상기블록의크기는조절가능하며 , 2차원상에서혹은 3차원상에서

이미지화되어표시되는것을특징으로한다.

[27]

[28] 본발명의 일실시 예에따른무선전력전송시스템용형상설계방법 은,설계 대상과관련한초기 형상정보가입력되는단계 ;상기초기 형상정보를기초로 학습을수행하여 학습형상정보를생성하는단계 ;상기 학습형상정보에 대한 분석을통해무선전력전송성능을평가한후성능 평가결과를생성하는단계; 및상기성능평가결과및상기 학습형상정보를기초로학습을수행하여 새로운학습형상정보를생성하는단계를포함한 다.

[29] 상기초기 형상정보는초기값을가지며 ,상기 설계대상의 형상을규정하는 데에 이용되는다수의성분으로구성되는행렬구조일 수있다.

[3이 상기초기 형상정보내성분이 학습수행이 이루어짐에따라변경되어상기 학습형상정보가생성되는것을특징으로한다.

[31] 상기 학습형상정보에 대한분석은무선전력전송의성능에 영향을미치는 성능영향변수에 대해 이루어지는것을특징으로한다.

[32] 상기성능영향변수는,자속밀도,송신코일인덕� ��스,수신코일인덕턴스, 송수신부간상호인덕턴스,결합계수,송신코일� ��항,수신코일저항,수신전력 및시스템효율중에서선택되는적어도하나이상 일수있다.

[33] 상기성능평가결과를생성하는단계 및상기새로운학습형상정보를

생성하는단계는,기설정된종료조건이 만족되기까지지속적으로이루어지는 것을특징으로한다.

[34] 상기종료조건은학습수행에따라카운팅되는학 습수행횟수가학습수행 최대횟수에도달한경우인것을특징으로한다.

[35] 상기종료조건은이전성능평가결과와현재성능 평가결과의차이가설정 범위 내인경우인것을특징으로한다.

[36] 상기방법은,상기 형상정보내성분을기설정된크기의블록으로

이미지화하여 2차원혹은 3차원상에서표시하는단계를더포함할수있다. 발명의효과

[37] 본발명의 일실시 예에따른무선전력전송시스템용형상설계기술 을

이용하면,학습을통해설계되는코어의 형상혹은코일의 형상에기초하여 무선전력전송성능을평가할수있다.

[38] 그리고,무선전력전송성능평가결과를학습에 이용하여 더좋은성능을

기대할수있는코어의 형상혹은코일의 형상을설계할수있으며,이러한 학습과성능평가에 기초하여최적의코어 형상혹은코일형상을설계할 2020/175912 1»（：1^1{2020/002747 있으며,이에 따라무선전력전송시스템의무선전력전송의 효율및전달 전력량을최대화할수있다.

도면의간단한설명

[39] 이하에 첨부되는도면들은본실시 예에 관한이해를돕기위한것으로,상세한 설명과함께실시 예들을제공한다.다만,본실시예의기술적특징� ��특정 도면에 한정되는것은아니며,각도면에서 개시하는특징들은서로조합되어 새로운실시 예로구성될수있다.

[4이 도 1은본발명의 바람직한실시 예에따른무선전력전송시스템용형상설계 시스템의 일례의구성을도시한도면이다.

[41] 도 2는본발명의 바람직한실시 예에따른무선전력전송시스템용형상설계 방법을설명하기위한순서도이다.

[42] 도 3내지 5는본발명의 바람직한실시 예에따른형상설계기술을이용하여 설계된코어 형상과전문가에의해설계된코어 형상에 대한성능을비교하기 위한도면들이다.

[43] 도 6및 7은본발명의 바람직한실시 예에따른형상설계기술을이용하여 코어를설계하는경우의 일례를도시한도면들이다.

[44] 도 8및 9는본발명의 바람직한실시 예에따른형상설계기술을이용하여 코어를설계하는경우의다른예를도시한도면들 이다.

[45] 도 및 11은본발명의 바람직한실시 예에따른형상설계기술을이용하여 코일을설계하는경우의 일례를도시한도면이다.

[46] 도 12는코일이도 10에도시된바와같이 설계된상태에서소정 이격된

영역에서측정된자속밀도분포를도시한그래프 이다.

[47] 도 13은코일이도 11에도시된바와같이 설계된상태에서소정 이격된

영역에서측정된자속밀도분포를도시한그래프 이다.

발명의실시를위한형태

[48] 본문에 개시되어 있는본발명의실시 예들에 대해서,특정한구조적내지 기능적 설명들은단지본발명의실시 예를설명하기위한목적으로예시된 것으로,본발명의실시 예들은다양한형태로실시될수있으며본문에설 명된 실시 예들에 한정되는것으로해석되어서는안된다.

[49] 본발명은다양한변경을가할수있고여러 가지 형태를가질수있는바,특정 실시 예들을도면에 예시하고본문에상세하게설명하고자한다.그� �나,이는 본발명을특정한개시 형태에 대해한정하려는것이아니며,본발명의사상및 기술범위에포함되는모든변경,균등물내지 대체물을포함하는것으로 이해되어야한다.

[5이 제 1,제 2등의용어는다양한구성요소들을설명하는데� �용될수있지만,상기 구성요소들은상기용어들에 의해한정되어서는안된다.상기용어들은하나� � 구성요소를다른구성요소로부터구별하는목적 으로만사용된다.예를들어,본 2020/175912 1»（：1^1{2020/002747 발명의 권리범위로부터 이탈되지 않은채제 1구성요소는제 2구성요소로 명명될수있고,유사하게제 2구성요소도제 1구성요소로명명될수있다.

[51] 어떤구성요소가다른구성요소에“연결되어” 있다거나“접속되어”있다고 언급된때에는,그다른구성요소에직접적으로� �결되어 있거나또는접속되어 있을수도있지만,중간에다른구성요소가존재� �수도있다고이해되어야할 것이다.반면에,어떤구성요소가다른구성요소� ��“직접 연결되어”있다거나

“직접접속되어”있다고언급된때에는,중� �에다른구성요소가존재하지 않는 것으로이해되어야할것이다.구성요소들간의 관계를설명하는다른표현들, 즉“〜사이에”와“바로〜사이에”또는“〜 에 이웃하는”과“〜에직접 이웃하는” 등도마찬가지로해석되어야한다.

[52] 본출원에서사용한용어는단지특정한실시 예를설명하기위해사용된

것으로,본발명을한정하려는의도가아니다.단� ��의표현은문맥상명백하게 다르게뜻하지 않는한,복수의표현을포함한다.본출원에서,“ 포함하다”또는 “가지다”등의용어는개시된특징,숫자,단계, 동작,구성요소,부분품또는 이들을조합한것이존재함을지정하려는것이지 ,하나또는그이상의다른 특징들이나숫자,단계,동작,구성요소,부분품� �는이들을조합한것들의존재 또는부가가능성을미리 배제하지 않는것으로이해되어야한다.

[53] 다르게정의되지 않는한,기술적이거나과학적인용어를포함해� � 여기서 사용되는모든용어들은본발명이속하는기술분 야에서통상의지식을가진 자에 의해 일반적으로이해되는것과동일한의미를가지고 있다.일반적으로 사용되는사전에정의되어 있는것과같은용어들은관련기술의문맥상가지 는 의미와일치하는의미를가지는것으로해석되어 야하며,본출원에서 명백하게 정의하지 않는한,이상적이거나과도하게형식적인의미� �해석되지 않는다.

[54] 한편,어떤실시 예가달리구현가능한경우에특정블록내에 명기된기능 또는동작이순서도에 명기된순서와다르게 일어날수도있다.예를들어, 연속하는두블록이실제로는실질적으로동시에 수행될수도있고,관련된기능 또는동작에따라서는상기블록들이 거꾸로수행될수도있다.

[55]

[56] 이하,본발명의 바람직한실시 예에따른무선전력전송시스템용형상설계 시스템및이를이용한무선전력전송시스템용형 상설계방법에 대하여 첨부된 도면을참조하여상세하게설명한다.

[57]

[58] 본발명에서 제안되는무선전력전송시스템용형상설계기술 은설계

대상（코어혹은코일）이복수의블록으로조합 되어구성되는것을전제로하며, 학습을위해최초로입력되는정보는설계대상이 몇개의블록의조합으로 이루어지는지를정의하며,정보내 데이터는학습과정에서 변하게된다.

[59] 이하에서는학습을위해최초로입력되는정보를 ’초기 형상정보’라하고,학습 과정에서 입력되는정보를’학습형상정보’라하며 ,형상정보는곧,설계 2020/175912 1»（：1^1{2020/002747 대상（코어폭은코일）의 형상을의미한다.따라서,형상정보를이미지화� ��는 것으로부터 설계대상의 형상을시각적으로확인할수있다.

[6이 본발명의무선전력전송시스템용형상설계기술 이코어의 형상에 대한

설계에 이용되는경우에는초기 형상정보가’초기코어 형상정보’라명명되고, 코일의 형상에 대한설계에 이용되는경우에는초기 형상정보가’초기코일형상 정보’라명명될수있다.

[61] 본발명에 있어 형상정보를학습한다는것은형상정보내성분들 중기설정된 개수 8개）의성분을변화시킨다는것을의미한다.

[62] 본발명은형상정보를변경하는학습과정을통해 무선전력전송기능을

최적화시킬수있는설계대상의 형상을설계하는기술을제공한다.

[63] 실시 예에 있어,형상정보는다수의성분으로구성되는행� �구조로

이루어지고,초기 형상정보내성분은초기값（예를들어, 0）으로설정되어 있다. 따라서,초기 형상정보는모든성분이초기값으로설정된행렬 일수있다.

[64] 그리고,행렬의각성분은설계 대상의 형상설계에 이용되고있는지의 여부를 나타내고,초기값은해당성분이 설계대상의 형상설계에 이용되고있지 않음을 나타낸다.

0000

[65] 예를들어,설계 대상의 형상설계를위해 4x4행렬을이용하도록구현된형상 설계시스템은하 0000기와같은설계 대상에 대한초기 형상정보를입력 받을수 있다.

[66] [초기 형상 0000정보의 일례]

[67] 0000

[68] 상기 4x4행렬은설계대상이 16개의블록의조합으로이루어짐을의미하고, 행렬내성분은모두초기값（’ 0’）으로설정되어 있다.

[69] 한편,행렬의각성분의값은학습과정을통해변� �수있으며 ,이하에서는 형상설계에 이용됨에 따라상태 변경된성분의 값（예를들어, 1）을’설정값’이라 한다.

[7이 행렬내에서초기값（’ 0’）의의미는블록을’진공’으로설정한다� �것으로,설계 대상의 형성에 이용되지 않아무선전력전송성능에 영향을미치지못하는 블록을말한다.

[71] 그리고,행렬내에서 설정값（1’）의의미는블록을’코어’로설� �한다는것으로, 설계 대상의 형성에 이용되어무선전력전송성능에 영향을미치는블록을 말한다.이와같이,행렬내각성분은설계 대상의 형상을설계하기위한개개의 2020/175912 1»（：1^1{2020/002747 블록을의미하고,행렬내성분이 이미지화되는경우블록의크기는조절이 가능하다.

예를들어,블록은가로 10111,세로 10111,높이 1 ₍ 고1의 정육각형인것으로설정될 수있으나,블록의 형상및크기는다양하게변경될수있다.

[73] 또한,설계대상에 대한설계시,블록은 2차원상에서 이미지화될수있을뿐만 아니라 3차원상에서도이미지화될수있기 때문에, 2차원모델링 및 3차원 모델링이 가능하다.

예를들어,초기 형상정보로서상기와같이모든성분이초기값 (’ 0’)으로 설정된 4x4행렬이 입력되고,학습과정을통해 (1, 2)성분, (1, 4)성분, (2, 2) 성분, (2, 4)성분, (3, 1)성분, (3, 3)성분, (4, 2)성분및 (4, 3)성분이설계 대상의 형상설계에 이용된경우하기와같은 4x4행렬의 학습형상정보가생성된다.

[75] ［학습형상정보의 일례］

[76] 0011 0011 즉,초기 형0111상정보로서 입력된행렬내성분중설계대상의 형상의 일부분으로 이용되는성분은설정값 (1’)을가지게된다.

0001

상기의 4x4행렬의 학습형상정보는다음학습과정에서다시 변경될수 있으며，이러한학습과정을통해무선전력전송 기능을최적화시킬수있는코어 형상및코일형상을설계할수있다.

스 ] ]

[7 7709 3

7281]1

7 7 1 한편,상기에서는설계 대상에 대한형상정보로서 2차원행렬이 입력되는것을 예로들었으나, 3차원행렬이 형상정보로서 입력될수도있다. 도 1은본발명의 바람직한실시 예에따른무선전력전송시스템용형상설계 시스템의 일례의구성을도시한도면이다.

82] 본발명의 바람직한실시 예에따른무선전력전송시스템용형상설계

시스템 (100,이하’시스템’)은입력되는형상정보를기 초로학습을수행하고, 수행결과로서 생성되는형상정보에 기초하여무선전력전송성능을평가하고, 성능평가결과를반영하여 학습후의 형상정보를다시 학습하는과정을통해 설계 대상에 대한최적의 형상을설계할수있도록구현된다.

상기시스템 (100)은무선전력전송시스템에구비되는다양한� ��성들에 대한 최적의 형상을설계할수있는데,예를들어코어 및코일에 대한최적의 형상을 설계할설계하는데에 이용될수있다.

84] 상기시스템 (100)은성능평가결과를반영하여 학습후의 형상정보를다시 2020/175912 1»（：1^1{2020/002747 학습하는경우,성능평가결과가더좋도록하는� �향으로형상정보를 변경하게된다.

[85] 상기시스템 (100)은기계학습 (machine learning)을이용하여설계대상의

형상에대한학습을수행하도록구현될수있으며 ,예를들어,지도

학습 (supervised learning,감독학습),준지도학습 (semi-supervised learning), 비지도학습 (unsupervised learning,자율학습),강화학습 (reinforcement learning) 등을이용할수있다.

[86] 본실시 예에있어서는시스템 (100)은강화학습을통해설계대상의형상에 대한학습을수행하며 ,예를들어 Q-learning알고리즘을이용할수있다.

[87] 무선전력전송성능평가시,시스템 (100)은무선전력전송의성능에영향을

미치는변수 (’성능영향변수’)들에대한분석을수행하며, 분석결과를토대로 무선전력전송성능을평가할수있다.그리고,무� ��전력전송성능에대한평가는 다음학습과정에서보상 (reward)으로서이용된다.

[88] 예를들어,성능영향변수로는,자속밀도,송신코 일인덕턴스,수신코일

인덕턴스,송수신부간상호인덕턴스,결합계수, 송신코일저항,수신코일저항, 수신전력,시스템효율등이 있을수있다.

[89] 즉,무선전력전송성능은자속밀도,송신코일인� ��턴스,수신코일인덕턴스, 송수신부간상호인덕턴스,결합계수,송신코일� ��항,수신코일저항,수신전력, 시스템효율등변화에따라변경될수있다.

[9이 이와같이무선전력전송에영향을주는성능영향 변수에대한종합적인

분석을코어및코일의설계에반영함으로써,무� �전력전송의효율을증대시킬 수있고,전달전력량을높일수있는코어및코일� �설계가가능하다.

[91] 상기시스템 (100)은무선전력전송의성능을평가하는경우,다 양한종류의

시뮬레이션프로그램을이용할수있으며,예를� �어 ANSYS Maxwell, PSIM, SNSYS Simplorer등의프로그램을이용할수있다.

[92] 무선전력전송시스템은무선전력을전송하는무 선전력전송장치와

무선전력전송장치로부터무선으로전송되는전 력을수신하는수전장치를 포함하고,무선전력전송장치와수전장치는각� �코어및코일을포함한다.

[93] 상기시스템 (100)은무선전력전송장치의코어및코일에대한� ��상과

수전장치의코어및코일에대한형상을모두설계 할수있으며,

무선전력전송장치의코어형상 (혹은코일형상)과수전장치의코어형상 (혹은 코일형상)은동일하게설계될수있으나,상이하� ��설계될수도있다.

[94] 상기시스템 (100)은하나의수신코어와매칭되어무선전력을� ��신하도록

최적화된송신코어를설계할수있을뿐만아니라 ,다수의수신코어와 매칭되어무선전력을송신하도록최적화된송신 코어를설계할수도있다.

[95]

[96] 도 1을참조하면,상기시스템 (100)은학습모듈 (110),분석모듈 (120)및출력 모듈 (130)로구성될수있으나,도 1에도시된시스템 (100)의구성은설명을위한 2020/175912 1»（：1^1{2020/002747 일례로서시스템 (100)은다양하게설계변경가능하다.

[97] 앞서설명한바와같이,시스템 (100)은무선전력전송시스템에구비되는

다양한구성들에대한최적의형상을설계할수있 는데,설명의편의를위해, 이하에서는코어에대한최적의형상을설계하는 것을가정하여설명한다.

[98] 상기학습모듈 (110)은본발명에서의코어형상설계를위한학습� ��수행하는 엔진을포함할수있으며,입력되는코어형상정� �를기초로학습을수행하고, 수행결과로서학습후 (혹은새로운)코어형상정보를생성할수있다.

[99] 또한,상기학습모듈 (110)은분석모듈 (120)로부터의정보를반영하여코어 형상정보에대한학습을수행할수있다.

[100] 상기학습모듈 ( 0)의학습이수행됨에따라,코어형상정보내성분 들의값이 변경될수있으며,예를들어,초기값 (’ 0’)이설정값 (1’)으로변경되고, 설정값 (1’)이초기값 (’ 0’)으로변경될수있다.

[101] 물론,학습모듈 ( 0)의학습이수행되더라도,코어형상정보내성분 중

변경되지않는성분도존재할수있다.

[102] 구체적으로,상기학습모듈 ( 0)은학습초기에는,초기코어형상정보를입력 받고,입력받은초기코어형상정보를기초로학� �을수행하고,학습수행 결과로서학습코어형상정보를생성한다.

[103] 생성된학습코어형상정보는분석모듈 (120)로제공되고,분석모듈 (120)은 제공받은학습코어형상정보에기초하여무선전 력전송성능을평가한후성능 평가결과를학습모듈 ( 0)로제공한다.

[104] 이에따라,상기학습모듈 (110)은분석모듈 (120)로부터의성능평가결과를 반영하여이전의학습코어형상정보에대한학습 을수행하여새로운학습코어 형상정보를생성하며，이렇게새로생성된학습 코어형상정보는다시분석 모듈 (120)로제공된다.

[105] 상기학습모듈 ( 0)은성능평가결과를반영하여이전의코어형상� ��보를 다시학습하는경우,성능평가결과가더좋도록� �는방향으로코어형상 정보를생성한다.

[106] 상기학습모듈 (110)은예를들어,강화학습중하나인 0-163111^알고리즘을 이용하여코어형상정보에대한학습을수행할수 있으며, policy에 따라코어형상정보를생성할수있다.

[107] 또한,상기학습모듈 ( 0)은학습동작을수행한후,학습동작을종료하기 조건이만족되었는지를판단하기위한동작을수 행한다.

[108] 예를들어,상기학습모듈 (110)은학습을수행한후학습수행횟수를

카운팅하며,학습수행횟수가기설정된학습수� �최대횟수에도달하면학습 동작을종료할수있다.

[109] 다른예로,상기학습모듈 ( 0)은이전성능평가결과와현재성능평가

결과를비교하여두결과의차이가설정범위내이 면학습동작을종료할수 있다. 2020/175912 1»（：1^1{2020/002747

[110] 상기분석모듈 (120)은본발명에서의코어형상정보에기초한무� ��전력전송 성능평가를위한엔진을포함할수있으며,학습� �듈 (110)로부터제공되는학습 코어형상정보에기초하여무선전력전송성능을 평가한후성능평가결과를 학습모듈 ( 0)로제공한다.

[111] 무선전력전송성능평가시,분석모듈 (120)은무선전력전송의성능에영향을 미치는변수 (’성능영향변수’)들에대한분석을수행하며, 분석결과를토대로 무선전력전송성능을평가할수있다.

[112] 예를들어,상기분석모듈 (120)은자속밀도,송신코일인덕턴스,수신코일

인덕턴스,송수신부간상호인덕턴스,결합계수, 송신코일저항,수신코일저항, 수신전력,시스템효율등을분석할수있으며,언� ��된파라미터이외에도, 무선전력전송의성능에영향을미칠수있는파라 미터이면분석의대상이될수 있다.

[113] 상기분석모듈 (120)은무선전력전송의성능을평가하는경우,다 양한종류의 시뮬레이션프로그램을이용할수있으며,예를� �어 ANSYS Maxwell,

1패10 등의프로그램을이용할수있다.

[114] 상기분석모듈 (120)은코어형상정보를기설정된프로그램에적� ��하여성능 영향변수에대한분석및무선전력전송성능평가 를수행할수있다.

[115] 분석시적용되는조건은다양하게설정될수있는 데,예를들어코어를

구성하는블록은가로 10111,세로 10111,높이 1 11의정육각형인것으로설정될수 있으나,코어를구성하는블록의형상및크기는� �양하게변경될수있다.

[116] 또한,송신용코어와수신용코어가동일한형상� �것으로설정될수있고, 송신용코어와수신용코어사이의이격거리 , 10011)가설정될수있으며, 코어의재질로페라이트혹은아몰포스가설정될 수있고,이외에도다양한 조건이설정될수있다.

[117] 상기출력모듈 (130)은외부로부터의정보를기설정된표시방법� ��따라

출력하도록구현된다.

[118] 본실시 예에있어서,출력모듈 (130)은학습모듈 (110)로부터코어형상정보를 제공받아출력할수있다.

[119] 예를들어,상기출력모듈 (130)은코어형상정보를 1차원혹은 2차원의행렬 형태로출력할수있으며,실시예에따라서는 , 2차원혹은 3차원의블록배치로 줄력할수있다.

[120] 본실시 예에있어서,출력모듈 (130)은분석모듈 (120)로부터의분석과정, 분석결과,무선전력전송성능평가결과등을출� �할수있다.

[121]

[122] 이상에서는본발명의바람직한실시예에따른무 선전력전송시스템용형상 설계시스템의구성및구성별기능에대해살펴보 았다.이하에서는본발명의 바람직한실시예에따른무선전력전송시스템용 형상설계시스템을이용한 설계대상의형상을설계하는방법에대해서설명 한다. 2020/175912 1»（：1^1{2020/002747

[123]

[124] 도 2는본발명의 바람직한실시 예에따른무선전력전송시스템용형상설계 방법을설명하기위한순서도이다.

[125] 도 2에도시된단계별동작은도 1의시스템 (100)에의해수행될수있는

것으로서,동작초기에초기 형상정보가학습모듈 ( 0)로입력된다 200).

[126] 상기단계 3200에서 ,코어에 대한형상설계시에는’초기코어 형상정보’가 입력되고,코일에 대한형상설계시에는’초기코일형상정보’가 입력된다.

[127] 상기단계 3200에 있어서초기 형상정보는다수의성분으로구성되는행렬 구조로이루어지고,초기 형상정보내성분은초기값 (예를들어, 0)으로 설정되어 있다.

[128] 따라서 ,상기단계 3200에서 입력되는초기 형상정보는모든성분이

초기값으로설정된행렬일수있다.

[129] 상기단계 3200에서 학습모듈 (110)로입력되는초기 형상정보는출력

모듈 (130)로입력되어표시될수있다.

[13이 상기단계 8200이후,학습모듈 (110)은기 설정된학습알고리즘 ,分노따 明 알고리즘등)에따라동작하여,초기 형상정보를기초로학습을수행하여 학습 형상정보를생성한다 210).

[131] 상기단계 3210에서 ,코어에 대한형상설계시에는’학습코어 형상정보’가 입력되고,코일에 대한형상설계시에는’학습코일형상정보’가 생성된다.

[132] 상기단계 32 에서 ,학습을통한형상설계가수행됨에따라초기 형상정보 내성분의값이 변경되며,임의의성분의 값이초기값 (’ 0’)에서설정값 (1’)으로 변경될수있다.

[133] 상기단계 3210에따라생성된학습형상정보는분석모듈 (120)로제공되며, 출력모듈 (130)로입력되어표시될수있다.

[134] 상기단계 8220이후,분석모듈 (120)은단계 3210에따라제공된학습형상

정된시뮬레이션프로그램 , Maxwell,모

용하여분석하여 ,무선전력전송성능을평가한후성능평가 결과를생성한다.

[135] 상기단계 3220에서 ,무선전력전송의성능에 영향을미치는성능영향

변수들에 대한분석이 이루어지고,분석결과를토대로무선전력전송� �능이 평가될수있다.

[136] 이때,성능영향변수는,자속밀도,송신코일인덕 턴스,수신코일인덕턴스, 송수신부간상호인덕턴스,결합계수,송신코일� ��항,수신코일저항,수신전력, 시스템효율등일수있다.

[137] 상기단계 3220에따라생성된성능평가결과는학습모듈 ( 0)로제공되고, 성능평가결과는 (3_16표111 ¾알고리즘에 있어서보상 (1 \¥01(1)으로써 학습 모듈 (110)로제공되는것이다.

[138] 또한,상기단계 3220에따라생성된성능평가결과는출력모듈 (130)로 2020/175912 1 ^» （：1^1{2020/002747 입력되어표시될수있다.

[139] 상기단계 8220이후,학습모듈 (110)은단계 3220에따라제공된무선전력전송 성능평가결과를반영하여 이전의 학습형상정보에 대한학습을수행하여 새로운학습형상정보를생성한다 230).

[14이 상기단계 3230에 있어서,학습알고리즘에따라,이전의 학습형상정보에

기초하여 생성된성능평가결과보다높은성능평가결과가 생성되도록하기 위한새로운학습형상정보가생성된다.

[141] 이에따라,새로운학습형상정보내성분은이전� � 학습형상정보내성분의 값과다른값을가질수있으며,임의의성분의 값이초기값 (’ 0’)에서

설정값 (1’)으로,혹은설정값 (1，)에서초기값 (’ 0’)으로변경될수있다.물론, 새로운학습형상정보내성분중변경되지 않는성분도존재할수있다.

[142] 상기단계 3230에서 생성된새로운학습형상정보는다시분석모듈 (120)로 제공되며,이와같은학습및분석과정 220, 3230)은기 설정된종료조건이 만족되기까지지속적으로이루어진다.

[143] 본발명의 형상설계는설계대상이복수블록의조합으로구 성되는것을

전제로하며,이에따라블록의 개수에 따라총조합가능개수가결정될수있기 때문에,종료조건은학습이총조합가능개수만� �이루어졌는지에 대한판단을 기준으로결정될수있다.

[144] 예를들어,학습이총조합가능개수만큼이루어� �경우학습과정이종료되고, 종료된시점까지의성능평가결과중가장높은성 능평가결과를생성하는 학습형상정보에상응하는학습형상이최적의 형상으로선택되고,이를 기반으로설계대상이 설계될수있다.

[145] 즉,설계대상의 형성에 이용되는블록의총조합가능개수가학습수행최 대 횟수로설정될수있다.

[146] 한편,설계대상을이루는블록의총개수와분석� � 대상이 되는성능영향

변수의 개수가많으면많을수록,학습및분석과정에소� �되는시간은증가할 수밖에 없다.

[147] 이에,학습과정에소요되는시간을줄이기위하� �,반복적인실험을통해

누적되는데이터를통해 학습수행최대횟수가설정될수있으며，이 때의 학습 수행최대횟수는설계대상에 대한최적의 형상을설계할수있는확률이기 설정된확률 , 90%이상등)을만족할수있도록하는횟수이다.

[148] 다만,이상에서는학습의종료조건이 학습수행횟수에기반하여 설정되는

것을예로들었으나,이에 한정되는것은아니다.

[149] 예를들어,학습종료조건은이전성능평가결과� �현재성능평가결과의

비교하여두결과의차이가설정 범위내인지에 대한판단결과를기반으로 설정될수도있다.

[150] 여기서설정 범위는반복적인실험을통해누적되는데이터를 통해설정될수 있는것으로,설계대상에 대한최적의 형상을설계할수있는확률이기 설정된 2020/175912 1»（：1^1{2020/002747 확률 , 90%이상등)을만족할수있도록결정된값이다.

[151] 이에,상기단계 8230이후,학습모듈 (110)은학습종료조건이만족되었는지를 판단하고 240),종료조건이만족된것으로판단되면 240 -예),학습

모듈 (110)은학습동작을종료한다.

[152] 상기단계 3240에서의판단결과,종료조건이만족되지않은� ��으로

판단되면 240 -아니오),학습모듈 (110)은새로운학습형상정보를분석 모듈 (120)로제공하여 ,단계 822071-수행된다.

[153] 상기단계 8240에서,학습모듈 ( 0)은학습수행횟수가학습수행최대횟수에 도달하였는지를판단하여도달하였으면종료조 건이만족된것으로

판단하거나,이전성능평가결과와현재성능평� �결과를비교하여두결과의 차이가설정범위내인지를판단하여설정범위내 이면종료조건이만족된 것으로판단할수있다.

[154]

[155] 도 3내지 5는본발명의바람직한실시예에따른형상설계� �술을이용하여 설계된코어형상과전문가에의해설계된코어형 상에대한성능을비교하기 위한도면들이다.

[156] 본실시예에서,도 3내지도 5에도시된코어에대한결합계수를측정하여 성능을비교하기위하여,코어형상이외의다른� �건들은모두동일하게 적용되었다.

[157] 도 3에도시된코어형상은전문가에의해설계된형� �로서,송신코어 (310)와 수신코어 (320)를 100 ₁₁ 이격시킨상태에서측정된결합계수 (¾는 0.0139이다.

[158] 도 4및도 5에도시된코어형상은본발명의형상설계기술� �이용하여

설계된제 1형태및제 2형태로서, 100번학습을수행한경우에설계된코어 형태이다.

[159] 도 4에서확인할수있는바와같이,도 3에서의조건과동일하게송신

코어 (410)와수신코어 (420)를 100 ₁₁ 이격시킨상태에서측정된결합계수 (幻는 0.0150이다.

[16이 그리고,도 5에서확인할수있는바와같이,도 3에서의조건과동일하게송신 코어 (510)와수신코어 (520)를 10011이격시킨상태에서측정된결합계수 (幻는 0.0152이다.

[161] 이상에서의실험결과에서확인할수있는바와같 이,본발명의형상설계 기술을이용하여설계된코어의형상에대한결합 계수가전문가에의해설계된 코어의형상에대한결합계수보다더높기때문에 ,무선전력전송성능을 향상시킬수있다.

[162]

[163] 도 6및 7은본발명의바람직한실시예에따른형상설계� �술을이용하여 코어를설계하는경우의일례를도시한도면들이 다.

[164] 도 6은하나의수신코어 (620)에대해매칭하는송신코어 ( 0)를설계하는 2020/175912 1»（：1^1{2020/002747 경우의 일례를도시한것이고,도 7은두개의수신코어 (720, 730)에 대해 매칭하는송신코어 (기 0)를설계하는경우의 일례를도시한것이다.

[165] 이와같이,본발명의 형상설계기술을이용하면,하나의수신코어와� �칭하는 최적의송신코어에 대한설계뿐만아니라,다수의수신코어와매칭� �는최적의 송신코어에 대한설계도가능하다.

[166]

[167] 도 8및 9는본발명의 바람직한실시 예에따른형상설계기술을이용하여 코어를설계하는경우의다른예를도시한도면들 이다.

[168] 도 8및 9에도시된수신코어 (820, 920)는동일한크기를갖는것에 비해,도 8에 있어송신코어 ( 0)의설계에 이용된블록 (811)의크기와도 9에 있어송신 코어 (910)의설계에 이용된블록 (911)의크기는서로다르다.

[169] 이와같이,본발명의 형상설계기술을이용하는경우,설계 대상의 형상을 이루는블록의크기에 대한조절이 가능하다.

[17이 도 및 11은본발명의 바람직한실시 예에따른형상설계기술을이용하여 코일을설계하는경우의 일례를도시한도면이다.

[171] 도 12는코일이도 10에도시된바와같이 설계된상태에서소정 이격된

영역에서측정된자속밀도분포를도시한그래프 이고,도 13은코일이도 11에 도시된바와같이 설계된상태에서소정 이격된영역에서측정된자속밀도 분포를도시한그래프이다.

[172] 도 및 11에 있어서초기값 (’ 0’)은형상정보내성분과대응하는위치의

코일이 적용되지 않음을의미하고,설정값 (1’)은형상정보내성분과대응하는 위치의코일이 적용됨을의미한다.

[173] 도 10및 11에 있어서코일 (1000, 1100)을제외한다른조건들은모두동일하게 적용되었으며,코어 (1010, 1110)에감긴코일 (1000, 1100)의 턴수만다르게 적용되었다.

[174] 도 10의코일 (1000)의 형상 (혹은감긴턴수)은형상정보로서 [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]의성분을갖는 1x20행렬이 입력된경우이고,도 11의코일 (1100)의 형상은형상정보로서 [1, 1, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 1]의성분을갖는 1x20행렬이 입력된경우이다.

[175] 도 12및도 13을참조하면,도 10에도시된바와같이코일 (1000)이

코어 (1010)에감겨진상태에서측정된쇼영역에서의자 속밀도분포 (도 12의 쇼’)와,도 11에도시된바와같이코일 (1100)이코어 (1110)에감겨진상태에서 측정된 8영역에서의자속밀도분포 (도 13의 )는다른것을확인할수있다.

[176] 즉,본발명의 형상설계기술을이용하면,원하는자속밀도분� �를갖도록하는 코일의 설계가가능하다.

[177]

[178] 이상에서설명한본발명의실시 예를구성하는모든구성요소들이하나로 결합하거나결합하여동작하는것으로기재되어 있다고해서,본발명이반드시 2020/175912 1»（：1^1{2020/002747 이러한실시예에한정되는것은아니다.즉,본발� ��의목적범위안에서라면,그 모든구성요소들이하나이상으로선택적으로결 합하여동작할수도있다.또한, 그모든구성요소들이각각하나의독립적인하드 웨어로구현될수있지만,각 구성요소들의그일부또는전부가선택적으로조 합되어하나또는복수개의 하드웨어에서조합된일부기능혹은모든기능을 수행하는프로그램모듈을 갖는컴퓨터프로그램으로서구현될수도있다.� �한,이와같은컴퓨터 프로그램은 USB메모리, CD디스크,플래쉬메모리등과같은컴퓨터가읽을 수 있는기록매체 (Computer Readable Media)에저장되어컴퓨터에의하여읽혀지고 실행됨으로써,본발명의실시 예를구현할수있다.컴퓨터프로그램의 기록매체로서는자기기록매체 ,광기록매체，캐리어웨이브매체등이포함될 수있다.

[179]

[18이 이상에서와같이,본발명에따른무선전력전송� �스템용형상설계시스템및 방법을실시예에따라설명하였지만,본발명의� �위는특정실시 예에 한정되는것은아니며,본발명과관련하여통상� �지식을가진자에게자명한 범위내에서여러가지의대안,수정및변경하여� �시할수있다.

[181] 따라서,본발명에기재된실시 예및첨부된도면들은본발명의기술사상을 한정하기위한것이아니라설명하기위한것이고 ,이러한실시예및첨부된 도면에의하여본발명의기술사상의범위가한정 되는것은아니다.본발명의 보호범위는청구범위에의하여해석되어야하며 ,그와동등한범위내에 있는 모든기술사상은본발명의권리범위에포함되는 것으로해석되어야할 것이다.

[182] [부호의설명]

[183] 100 :형상설계시스템

[184] 110 :학습모듈

[185] 120 :분석모듈

[186] 130 :출력모듈

[187] 310, 410, 510, 610, 710, 810, 910 :송신코어

[188] 320, 420, 520, 620, 720, 730, 820, 920 :수신코어