KR101673155B1 - Rearranged indirect-fed method of wireless power transfer system applicable in the restricted space - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 기존 전형적인 배열의 무선 전력전송장치 중 수신부인 수신공진기와 부하루프가 모두 제품에 삽입하거나 또는 부하공진기만 삽입하고 수신공진기를 별도 설치해야 하기 때문에 부피가 커져서 제품의 소형화가 어려운 문제점과, 전자기 유도방식을 이용하여 무선으로 전력을 전송하기 때문에 위치가 가변되는 디바이스 경우에는 공진주파수 및 임피던스가 변함에 따라 무선전력파장이 불안정하여 전력효율이 낮은 문제점을 개선하고자, 무선전력송신모듈과 무선전력수신모듈을 밀폐된 블럭공간중 최외각에 위치시키고, 부하루프부를 무선전력송신모듈과 무선전력수신모듈 사이에 재배열시켜 간접 급전 방식의 무선전력을 전송하도록 구성함으로서, 전형적인 공진형 간접급전식 무선전력전송 시스템의 공진기의 배열을 바꿔 공간에 대한 효과적인 적용이 용이하게 하고, 수신공진기를 외부의 특정 구조체에 삽입시켜 추가 부피증가를 피하며, 부하(Load) 루프만을 디바이스에 적용시킴으로써 무선전력전송의 실용적 측면에서 동일 효율을 유지하는 동시에 상대적으로 상용 디바이스 내 무선전력 부품을 소형화시킬 수 있으며, 공진주파수에 따라 전자기파 공명하면서 전자기파를 생성시켜 30cm~150cm 거리에 있는 객체와 객체사이의 디바이스쪽으로 무선전기를 공급시킬 수 있고, 무엇보다 전원 라인 없이 복수개의 디바이스들 사이에 전원을 무선으로 전달시킬 수 있으며, 무선전력송수신모듈을 특정 공간에 한정시키지 않고, 자유롭게 배치시킬 수 있는 밀폐된 블럭공간에 적용되는 재배열 간접급전용 무선전력전송장치를 제공하는데 그 목적이 있다. In the present invention, since both the receiving resonator and the load loop, which are receiving units, are inserted into the product, or only the load resonator is inserted and the receiving resonator is installed separately, the size of the product is difficult to miniaturize, In order to transmit power wirelessly using an electromagnetic induction method, in order to improve the problem of low power efficiency due to unstable wireless power wavelength as the resonance frequency and impedance change, the wireless power transmission module and the wireless power The receiving module is placed at the outermost enclosure of the closed block space and the load loop section is rearranged between the wireless power transmitting module and the wireless power receiving module so as to transmit the indirect power feeding type wireless power so that a typical resonant indirect- The power transmission system changes the arrangement of resonators in space By applying the load loop alone to the device, it is possible to maintain the same efficiency in the practical aspect of the wireless power transmission, and at the same time, It is possible to miniaturize the wireless power components in commercial devices and generate electromagnetic waves while resonating with electromagnetic waves according to the resonance frequency, and to supply wireless electricity to devices between objects and objects at a distance of 30 cm to 150 cm, The present invention provides a rearranged indirect power supply wireless power transmission apparatus which can transmit power between two devices wirelessly and is applied to a closed block space that can be freely arranged without limiting the wireless power transmission / reception module to a specific space It has its purpose.
Description
본 발명은 무선전력송신모듈과 무선전력수신모듈을 밀폐된 블럭공간중 최외각에 위치시키고, 부하루프를 무선전력송신모듈과 무선전력수신모듈 사이에 재배열시켜 간접 급전 방식의 무선전력을 전송시키는 밀폐된 블럭공간에 적용되는 재배열 간접급전용 무선전력전송장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a wireless power transmission module and a wireless power receiving module that are located at an outermost enclosure of a closed block space and rearrange the load loop between the wireless power transmitting module and the wireless power receiving module to transmit the indirect power wireless power To a rearranged indirectly powered radio power transmission apparatus applied to a closed block space.
무선으로 전력을 전송하는, 소위 무선 전력 전송 또는 와이어리스 전력 공급(ＷPS; Wireless Power Supply)에 있어서는, 공간적으로 떨어진 2점 사이에 케이블을 이용하지 않고 전력(에너지)의 송수전을 행한다. In the so-called wireless power transmission or wireless power supply (WPS), in which power is transmitted wirelessly, transmission and reception of power (energy) are performed without using a cable between two spatially separated points.
무선 전력 전송에는, 전자 유도를 이용하는 방식과 전파를 이용하는 방식의 2개의 방식이 있다. There are two methods of wireless power transmission: a method using electromagnetic induction and a method using radio wave.
또한, 자계 공명(자장 공명, 자기 공명, 자계 공명 모드라고도 함)을 이용하는 방식도 제안되고 있다.Also, a method using magnetic field resonance (magnetic resonance, magnetic resonance, or magnetic field resonance mode) has been proposed.
기존 전형적인 배열의 무선전력전송장치는 도 1에 도시한 바와 같이 활용된다. A typical conventional arrangement of a wireless power transmission apparatus is utilized as shown in Fig.
즉, 송신부의 소스코일과 송신공진기의 경우 외벽이나 가구 등의 내부에 설치된다. That is, in the case of the source coil and the transmission resonator of the transmitter, it is installed inside the outer wall, furniture, or the like.
그러나 수신부의 수신공진기와 부하루프의 경우에는 디바이스 내부에 삽입하거나 또는 부하루프만을 삽입하고 수신공진기를 별도로 설치해야 하기 때문에 부피가 커져서 디바이스의 소형화가 어려운 문제점이 있었다.However, in the case of the receiving resonator and the load loop of the receiving unit, since the receiving resonator is inserted into the device or only the load loop is inserted and the receiving resonator is installed separately, the volume becomes large and the device becomes difficult to miniaturize.
또한, 전자기 유도방식을 이용하여 무선으로 전력을 전송하기 때문에 위치가 가변되는 디바이스 경우에는 공진주파수 및 임피던스가 변함에 따라 무선전력파장이 불안정하여 전력효율이 낮은 문제점이 있었다.
In addition, in the case of a device in which the position is variable, since the power is transmitted wirelessly using the electromagnetic induction method, there is a problem that the wireless power wavelength is unstable and the power efficiency is low as the resonance frequency and the impedance are changed.
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 전형적인 공진형 간접급전식 무선전력전송 시스템의 공진기의 배열을 바꿔 공간에 대한 효과적인 적용이 용이하게 하고, 수신공진기를 외부의 특정 구조체에 삽입시켜 추가 부피증가를 피하며, 부하(Load) 루프만을 디바이스에 적용시킴으로써 무선전력전송의 실용적 측면에서 동일 효율을 유지하는 동시에 상대적으로 상용 디바이스 내 무선전력 부품을 소형화시킬 수 있으며, 공진주파수에 따라 전자기파 공명하면서 전자기파를 생성시켜 30cm~150cm 거리에 있는 객체와 객체사이의 디바이스쪽으로 무선전기를 공급시킬 수 있고, 무엇보다 전원 라인 없이 복수개의 디바이스들 사이에 전원을 무선으로 전달시킬 수 있으며, 무선전력송수신모듈을 특정 공간에 한정시키지 않고, 자유롭게 배치시킬 수 있는 밀폐된 블럭공간에 적용되는 재배열 간접급전용 무선전력전송장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
In order to solve the above-described problems, the present invention can be applied to a space by changing the arrangement of the resonator of a typical resonant indirect power feeding type wireless power transmission system, and the receiving resonator is inserted into a specific structure outside, By applying only the load loop to the device, it is possible to maintain the same efficiency in the practical aspect of the wireless power transmission and at the same time to miniaturize the wireless power part in the commercial device relatively, and to generate the electromagnetic wave while resonating the electromagnetic wave according to the resonance frequency The wireless power can be supplied to the device between the object and the object at a distance of 30 cm to 150 cm, and moreover, the power can be wirelessly transmitted between the plurality of devices without the power line, and the wireless power transmitting / Without being limited, Rearrangement indirect class that apply to pyedoen block area to provide a dedicated wireless power transmission apparatus has the purpose.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 밀폐된 블럭공간에 적용되는 재배열 간접급전용 무선전력전송장치는In order to achieve the above object, a rearranged indirect power-feeding wireless power transmission apparatus applied to a closed block space according to the present invention includes:
전원을 인가받아 가변형 전자기파 공명 공간을 생성시켜 이웃하는 제2 객체의 무선전력수신모듈쪽으로 무선전기를 전달시키는 무선전력송신모듈(100)과,A wireless power transmission module (100) for generating a variable electromagnetic wave resonance space by receiving power to transmit wireless electricity to a wireless power receiving module of a neighboring second object,
무선전력송신모듈로부터 무선전기를 수신받아 제1 객체와 제2 객체사이를 가변형 전자기파 공명 공간으로 형성시키는 무선전력수신모듈(200)과,A wireless power receiving module (200) receiving wireless electricity from a wireless power transmission module and forming a variable electromagnetic wave resonance space between a first object and a second object;
제1 객체와 제2 객체 사이에 위치한 디바이스에 장착되어, 무선전력송신모듈(100)와 무선전력수신모듈(200)를 통해 형성된 가변형 전자기파 공명으로 디바이스를 무선충전시키는 부하루프부(300)로 이루어지고,And a
상기 무선전력송신모듈(100)을 밀폐된 블럭공간 중 벽체, 천장으로 이루어진 최외각의 제1 객체 내부에 위치시키고, 상기 무선전력수신모듈(200)을 제1 객체와 마주보면서 이격되고, 밀폐된 블럭공간 중 벽체, 천장으로 이루어진 최외각의 제2 객체 내부에 위치시켜 재배열시킨 후, 상기 무선전력송신모듈의 제1 객체와 무선전력수신모듈의 제2 객체 사이에 N개의 부하루프부를 형성시켜 부하루프부쪽으로 간접 급전 방식의 무선전력을 전송시키도록 구성됨으로서 달성된다.
The wireless power transmission module (100) is positioned inside a first outermost object of a closed block space wall and ceiling, and the wireless power receiving module (200) is spaced apart from the first object N load loops are formed between the first object of the wireless power transmitting module and the second object of the wireless power receiving module after rearranging by arranging and rearranging the second object in the outermost second object formed of the wall and the ceiling in the block space And is configured to transmit the indirect power feeding type wireless power to the load loop portion.
이로 인해, 본 발명에서는 디바이스에 수신공진기를 제외한 부하루프만을 적용시킴으로써, 소형화 및 경량화시킬 수 있고, 양벽에 매설 및 외장설치가 용이하여, 가정 및 사무실뿐만 아니라, 커피숍, 교실, 강의실, 공공장소에도 널리보급시킬 수 있으며, 제1 객체와 제2 객체 사이에 위치한 N개의 디바이스를 최적의 기준 커패시턴스에 맞게 간접급전시켜 무선 충전시킬 수 있어, 기존 장치에 비해 무선충전효율을 70% 향상시킬 수 있고, 건설 및 인테리어 사업과 연계가 가능하여 무선전력시장을 활성화시킬 수 있는 좋은 효과가 있다.
Therefore, in the present invention, by applying only the load loop excluding the reception resonator to the device, it is possible to downsize and lighten the device, and it is easy to embed in both walls and externally installed, And the N devices located between the first object and the second object can be indirectly charged by wirelessly charging according to the optimum reference capacitance and the wireless charging efficiency can be improved by 70% , Construction and interior business can be linked to the wireless power market has a good effect to activate.
도 1은 기존 전형적인 배열의 무선전력전송장치의 구성요소인 전력을 공급하는 소스루프(전원과 연결)와 전력을 공급받는 부하루프(디바이스와 연결)의 위치가, 소스루프와 자기 결합하는 송신공진기와 부하루프와 자기결합하는 수신공진기의 바깥쪽에 위치해 있는 것을 도시한 종래도,
도 2는 본 발명에 따른 밀폐된 블럭공간에 적용되는 재배열 간접급전용 무선전력전송장치(1)의 구성요소를 도시한 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 밀폐된 블럭공간에 적용되는 재배열 간접급전용 무선전력전송장치(1)의 구성요소를 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 무선전력송신모듈의 송신공진기와 무선전력수신모듈의 수신공진기를 밀폐된 블럭공간중 최외각에 위치시키고, 부하루프부를 무선전력송신모듈과 무선전력수신모듈 사이에 재배열시켜 간접 급전 방식의 무선전력을 전송시키는 것을 도시한 회로도,
도 5는 본 발명에 따른 무선전력송신모듈의 구성요소를 도시한 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 소스코일부의 구성요소를 도시한 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 제1 컨버터부의 구성요소를 도시한 회로도,
도 8은 본 발명에 따른 무선전력수신모듈의 구성요소를 도시한 구성도,
도 9는 소스루프와 부하루프의 지름이 30cm로 구성된 전형적인 배열의 무선전력전송장치 효율과, 본 발명에 따른 지름이 30cm로 구성된 소스루프 및 부하루프 모두가 송수신 공진기 안쪽에 위치되어 형성된 재배열 간접급전용 무선전력전송장치 효율과, 본 발명에 따른 지름이 30cm로 구성된 부하루프만이 송수신 공진기 안쪽에 위치되어 형성된 재배열 간접급전용 무선전력전송장치 효율을 각각 측정하고, 그 결과를 표출한 그래프,
도 10은 소스루프와 부하루프의 지름이 40cm로 구성된 전형적인 배열의 무선전력전송장치 효율과, 본 발명에 따른 지름이 40cm로 구성된 소스루프 및 부하루프 모두가 송수신 공진기 안쪽에 위치되어 형성된 재배열 간접급전용 무선전력전송장치 효율과, 본 발명에 따른 지름이 40cm로 구성된 부하루프만이 송수신 공진기 안쪽에 위치되어 형성된 재배열 간접급전용 무선전력전송장치 효율을 각각 측정하고, 그 결과를 표출한 그래프,
도 11은 기존 전형적인 배열의 무선전력전송장치의 무선전력전송 커플링 순서와, 본 발명에 따른 재배열 간접급전용 무선전력전송장치의 무선전력전송 커플링 순서를 비교한 일실시예도,
도 12는 본 발명에 따른 무선전력송신모듈의 송신공진기와 무선전력수신모듈의 수신공진기를 밀폐된 블럭공간중 최외각에 위치시키고, 부하루프를 무선전력송신모듈과 무선전력수신모듈 사이에 재배열시켜 간접 급전 방식의 무선전력을 전송시키는 것을 도시한 일실시예도.FIG. 1 is a block diagram of a conventional transmission system in which the position of a source loop (connected to a power source) that supplies electric power and a load loop (connected to a device) And a reception resonator which is magnetically coupled to the load loop,
Fig. 2 is a configuration diagram showing components of a re-array indirect power feeding wireless
3 is a perspective view showing the components of the rearranged indirect power supply wireless
FIG. 4 is a view illustrating a state in which the receiving resonator of the wireless power transmitting module and the receiving resonator of the wireless power transmitting module according to the present invention are positioned at the outermost one of the closed block spaces and the load loop portion is rearranged between the wireless power transmitting module and the wireless power receiving module Circuit diagram of transmitting the indirect power feeding type wireless power,
FIG. 5 is a block diagram illustrating components of a wireless power transmission module according to the present invention. FIG.
6 is a configuration diagram showing components of a source coil part according to the present invention,
7 is a circuit diagram showing the components of the first converter unit according to the present invention,
FIG. 8 is a block diagram illustrating components of a wireless power receiving module according to the present invention.
Fig. 9 shows a typical arrangement of the wireless power transmission efficiency of a source loop and a load loop having a diameter of 30 cm, and a source loop and a load loop each having a diameter of 30 cm according to the present invention are located inside the transmission and reception resonator, The efficiency of the power supply for power supply only and the efficiency of the re-array indirect power supply unit formed by placing only the load loop having the diameter of 30 cm according to the present invention in the inside of the transmission and reception resonator were measured and the graph ,
Fig. 10 is a diagram illustrating a typical arrangement of a wireless power transmission apparatus efficiency of a source loop and a load loop having a diameter of 40 cm, and a source loop and a load loop having a diameter of 40 cm according to the present invention, The efficiency of the power supply for power supply only and the efficiency of the re-array indirect power supply only formed by the load loop having the diameter of 40 cm according to the present invention are located inside the transmission and reception resonator, ,
11 is a diagram illustrating a comparison between the wireless power transmission coupling order of a conventional arrangement of wireless power transmission apparatuses and the wireless power transmission coupling order of a rearranged indirect power supply transmission apparatus of the present invention,
FIG. 12 is a graph illustrating a relationship between a transmission resonator of the wireless power transmission module and a reception resonator of the wireless power reception module at an outermost position of a closed block space and rearranging the load loop between the wireless power transmission module and the wireless power reception module Lt; RTI ID = 0.0 > indirectly < / RTI >
먼저, 본 발명에서 설명되는 전자기파 공명은 하나의 물체에 어떤 주파수의 에너지가 쏘이면 그 물체가 진동하는 현상을 이용한 것으로, 본 발명에서는 음의 진동을 대신하여, 전자기파의 공명을 통해 무선 전력을 공급하도록 구성된다.
First, the electromagnetic wave resonance described in the present invention uses a phenomenon in which an object oscillates when an energy of a certain frequency is struck by an object. In the present invention, instead of negative vibration, electromagnetic waves are supplied through resonance of an electromagnetic wave .
또한, 본 발명에서 설명되는 간접급전은 기존 전형적인 배열의 무선전력전송장치에 비해, 소스코일, 부하루프, 송수신공진기의 위치가 바뀌어도, 1차로 송신공진기에서 부하루프쪽으로 전자기파를 송신시키고, 2차로 부하루프에서 송신받은 전자기파를 수신공진기쪽으로 송신시키며, 3차로 수신공진기에서 송신받은 전자기파를 다시 부하루프쪽으로 송신시켜 기존 전형적인 배열의 무선전력전송장치과 변화없이, 동일한 무선전력효율로 무선충전시키는 것을 말한다.
In addition, the indirect power supply described in the present invention can transmit electromagnetic waves from the transmission resonator to the load loop in a primary way even if the positions of the source coil, the load loop, and the transmission and reception resonator are changed, The electromagnetic waves transmitted in the loop are transmitted to the reception resonator and the electromagnetic waves transmitted from the reception resonator are transmitted to the load loop again in the third order so as to wirelessly charge the same with the conventional arrangement of the wireless power transmission apparatus without change.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 2는 본 발명에 따른 밀폐된 블럭공간에 적용되는 재배열 간접급전용 무선전력전송장치(1)의 구성요소를 도시한 구성도에 관한 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 밀폐된 블럭공간에 적용되는 재배열 간접급전용 무선전력전송장치(1)의 구성요소를 도시한 사시도에 관한 것으로, 이는 무선전력송신모듈(100)을 밀폐된 블럭공간 중 벽체, 천장으로 이루어진 최외각의 제1 객체 내부에 위치시키고, 무선전력수신모듈(200)을 제1 객체와 마주보면서 이격되고, 밀폐된 블럭공간 중 벽체, 천장으로 이루어진 최외각의 제2 객체 내부에 위치시켜 재배열시킨 후, 상기 무선전력송신모듈의 제1 객체와 무선전력수신모듈의 제2 객체 사이에 N개의 부하루프를 형성시켜 부하루프쪽으로 간접 급전 방식의 무선전력을 전송시키도록 구성된다.
Fig. 2 is a block diagram showing the components of a re-array
본 발명에 따른 재배열 간접급전용 무선전력전송장치(1)는 도 3에 도시한 바와 같이, 무선전력송신모듈(100), 무선전력수신모듈(200), 부하루프부(300)로 구성된다.
3, the rearranged
먼저, 본 발명에 따른 무선전력송신모듈(100)에 관해 설명한다.First, the wireless
상기 무선전력송신모듈(100)은 전원을 인가받아 가변형 전자기파 공명신로를 생성시켜 이웃하는 제2 객체의 무선전력수신모듈쪽으로 전송시키는 역할을 한다.The wireless
이는 밀폐된 블럭공간 중 벽체, 천장으로 이루어진 최외각의 제1 객체 내부에 위치된다.It is located inside the outermost first object, which consists of a wall and ceiling in a closed block space.
상기 무선전력송신모듈(100)은 도 5에 도시한 바와 같이, 소스코일부(110), 송신공진기(120)로 구성된다.
The wireless
첫째, 본 발명에 따른 소스코일부(110)에 관해 설명한다.First, the
상기 소스코일부(110)는 송신공진기 보다 전단에 위치되어, 전력을 인가받아 공진주파수를 변환시키는 역할을 한다.The
이는 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 컨버터부(111), 제1 인버터부(112), 소스코일(113)로 구성된다.
As shown in FIG. 6, the
[제1 컨버터부(111)][First Converter Unit 111]
상기 제1 컨버터부(111)는 AC전원을 DC전원으로 변환시키는 역할을 한다.The
이는 AC/DC 컨버터로 구성된다.It consists of an AC / DC converter.
즉, 가정이나 사무실, 또는 공연장에서 사용되는 220V AC를 AC/DC 컨버터를 통해 DC 전원을 만들게 된다. In other words, the 220V AC used in homes, offices, or venues will make DC power through AC / DC converters.
본 발명에 따른 제1 컨버터부(111)는 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 브릿지 정류부(111a), 제1 고역률회로부(111b), 제1 돌입전류제어회로부(111c), 제1 플라이백 PWM IC(111d), 제1 출력트랜스부(111e)로 구성된다.
The
상기 제1 브릿지 정류부(111a)는 EMI 라인 필터부에서 출력되는 전압을 정류하여 직류화 한 후에 이어지는 다음 회로로 전압을 공급하는 역할을 한다.The
이는 브릿지 다이오드로 구성된다.
It consists of a bridge diode.
상기 제1 고역률회로부(111b)는 제1 브릿지 정류부의 출력단에 역률을 개선하여 제1 플라이백 PWM IC에 안정적인 전원을 공급하는 역할을 한다.The first high power
이는 밸리 필 고역률 회로(Valley Fill Passive Current Shaper)로 구성된다.It consists of a Valley Fill Passive Current Shaper.
즉, 제1 브릿지 정류부의 출력단에 캐패시터 C5, C6를 통해 평활하고, 인덕터 L1을 통해 정류하여 역률을 90%로 높이도록 구성된다.
That is, the output terminal of the first bridge rectifying section is smoothed through the capacitors C5 and C6, and is rectified through the inductor L1 to increase the power factor to 90%.
상기 제1 돌입(inrush) 전류 제어회로부(111c)는 무선전력 전송이 가동되면, 공진이 일어나는 순간이나 DC링크 캐패시터에 전압이 초기에 충전되는 순간에 높은 돌입(inrush)전류가 컨버터 회로에 흐르게 되어 IC 파손이나 휴즈단이 끊어지는 것을 방지토록 하기 위해, 돌입 전류를 제어하는 것으로, 이는 브릿지 정류회로 출력단자 일측에 저항 R2와, MOSFET Q10 및 게이트 구동회로를 구성하여, MOSFET Q10 소자를 브리지 다이오드 스위칭 소자로 이용하고, MOSFET Q10을 평활캐패시터 C26의 충전 전하에 비례하여 구동되도록 하여 초기에 전원이 공급될 경우 및 동작 중 전원 장치가 오프되었다가 다시 온 될 때, 평활 캐패시터 C26의 전압이 충분히 존재하는 경우, 저항 R2에 의해 돌입전류가 억제되도록 구성된다.
When the radio power transmission is activated, the first inrush
상기 제1 플라이백 PWM IC(111d)는 제1 브릿지 정류부의 출력전압을 고역률 회로부를 통해 입력받고, 제1 출력트랜스부의 2차권선에 흐르는 전류와 제1 인버터부로 흐르는 전류 사이를 단속하는 스위칭부의 ON 기간을 PWM(펄스폭제어)제어하여, 제1 출력트랜스부의 출력전압을 일정하게 유지하는 역할을 한다.The first flyback PWM IC 111d receives the output voltage of the first bridge rectifier through the high power factor circuit and switches between the current flowing in the secondary winding of the first output transformer and the current flowing to the first inverter, (Pulse width control) of the ON period of the negative output terminal to maintain the output voltage of the first output transformer constant.
이는 시스템 제너럴사의 SG6858 소자로 구성되고, 85V~265V 입력전압 범위를 갖는다.It consists of SG6858 devices from System General, and has a 85V to 265V input voltage range.
본 발명에 따른 플라이백 PWM IC는 초저 대기전력과 내장형 동기화 기울기보상(slope compensation)을 실현하여, 제1 인버터부로 전원공급을 보다 안전성 있게 공급할 수가 있다.The flyback PWM IC according to the present invention realizes extremely low standby power and built-in synchronization slope compensation, and can more securely supply power to the first inverter unit.
본 발명에 따른 플라이백 PWM IC는 고역률 회로부를 통해 역률이 90%로 개선된 제1 브릿지 정류부의 출력 전압이 캐패시터 C2를 통해 평활하고, 저항 R9,R10,R11에 의해 센싱되어, 전압입력단자(Vi)에 입력되고, 출력단자(OUT)에 스위칭 소자인 MOSFET Q1이 연결되어, 스위칭 소자인 MOSFET Q1로 제1 출력트랜스부의 2차권선에서 제1 인버터부로 흐르는 전류를 단속하는 전원 ON 기간을 PWM(펄스폭제어)제어 신호로 보낸다.The flyback PWM IC according to the present invention has the output voltage of the first bridge rectifier portion improved in power factor of 90% through the high power factor circuit portion through the capacitor C2 and sensed by the resistors R9, R10 and R11, And the MOSFET Q1 as a switching element is connected to the output terminal OUT to turn on the power ON period for interrupting the current flowing from the secondary winding of the first output transformer to the first inverter section by the MOSFET Q1 as the switching element PWM (pulse width control) control signal.
즉, 본 발명에 따른 플라이백 PWM IC는 프리 전압(Free Voltage)으로서, 상용전원인 220V를 입력받아, 제1 출력트랜스부를 통해 60V 또는 90V로 강압시키도록 제어한다.In other words, the flyback PWM IC according to the present invention is a free voltage, and receives 220V as a commercial power source, and controls the voltage to be 60V or 90V through the first output transformer.
여기서, 플라이백 PWM IC가 프리 전압(Free Voltage)으로 구성되는 이유는 제1 인버터에 60V 또는 90V로 다양하게 전원을 공급하여, 제1 인버터의 구현파 스위칭 방식을 통해 가변저항으로 공진주파수를 1~10Mhz까지 변환시키도록 구성하기 위함이다.
Here, the reason why the flyback PWM IC is configured as a free voltage is that various power supplies are supplied to the first inverter at 60V or 90V, and the resonance frequency is set to 1 To 10 Mhz.
상기 제1 출력트랜스부(111e)는 스위칭 소자 MOSEFT Q1의 스위칭 동작에 의해 2차권선에 전달된 입력전압을 일정크기의 전압으로 강압시켜 제1 인버터로 출력시키는 역할을 한다.The
이는 1차권선이 플라이백 PWM IC의 전류발생단자(Izc)와 연결되고, 2차권선이 스위칭 소자인 MOSFET Q1의 커넥터 단자와 연결되어 구성된다.This is configured in such a manner that the primary winding is connected to the current generating terminal Izc of the flyback PWM IC and the secondary winding is connected to the connector terminal of the switching element MOSFET Q1.
여기서, 일정크기의 전압으로 강압시킨다는 것은 전원 220V을 입력받아, 제1 인버터의 공진주파수 1~10Mhz에 맞게 출력되도록 하기 위함이다.
Here, in order to reduce the voltage to a predetermined magnitude, the power source 220V is inputted and the power is outputted in accordance with the resonance frequency of 1 to 10 MHz of the first inverter.
[제1 인버터부(112)][First Inverter Unit 112]
상기 제1 인버터부(112)는 제1 컨버터부에서 변환된 DC전원을 구현파 스위칭 방식을 통해 가변저항으로 공진주파수를 1~10Mhz까지 변환시키는 역할을 한다.The
이는 주파수 구동방식을 구현파 스위칭방식을 통해 가변저항으로 공진 주파수를 1~10Mhz로 발진시키는 발진 인버터 IC가 구성된다.
The oscillation inverter IC that oscillates the resonance frequency at 1 to 10 MHz is composed of the variable resistor through the wave switching method that implements the frequency driving method.
[소스코일(113)][Source coil 113]
상기 소스코일(113)은 제1 인버터부를 통해 변환된 공진주파수를 송신공진기로 전달시키는 역할을 한다.The
이는 환형상 또는 사각나이테형상으로 형성된다.
It is formed in a ring or square ring shape.
둘째, 본 발명에 따른 송신공진기(120)에 관해 설명한다.Second, the
상기 송신공진기(120)는 소스코일부(110) 보다 후단에 위치되어, 소스코일부를 통해 전달된 공진주파수에 따라 전자기파 공명하면서 전자기파를 생성시켜 수신공진기로 송신시키는 역할을 한다.The
이는 제1 전자기파공명안테나로 구성된다.It consists of a first electromagnetic resonance antenna.
상기 제1 전자기파공명안테나는 소스코일부의 제1 인버터부에서 발생된 공진주파수를 환형상의 유도코일을 통해 전자기파 공명을 한다.The first electromagnetic resonance antenna resonates the resonance frequency generated in the first inverter part of the source coil part through an annular induction coil.
이때, 제1 전자기파공명안테나를 통해 발생된 전자기파 공명신호는 전자기파를 생성시켜 30cm~150cm 거리에 있는 제2 객체의 무선전력수신모듈로 송신시킨다.
At this time, the electromagnetic wave resonance signal generated through the first electromagnetic resonance antenna generates an electromagnetic wave and transmits it to the wireless power receiving module of the second object at a distance of 30 cm to 150 cm.
다음으로, 본 발명에 따른 무선전력수신모듈(200)에 관해 설명한다.Next, the wireless
상기 무선전력수신모듈(200)은 무선전력송신모듈로부터 가변형 전자기파 공명신호를 수신받아 제1 객체와 제2 객체사이를 가변형 전자기파 공명 공간으로 형성시키는 역할을 한다.The wireless
이는 제1 객체와 마주보면서 이격되고, 밀폐된 블럭공간 중 벽체, 천장으로 이루어진 최외각의 제2 객체 내부에 위치시켜 재배열시킨다.
Which is spaced apart from and facing the first object and is located within the second object of the outermost enclosure of the enclosed block space, the ceiling.
상기 무선전력수신모듈(200)은 도 8에 도시한 바와 같이, 수신공진기(210), 제2 인버터부(220)로 구성된다.
The wireless
상기 수신공진기(210)는 무선전력송신모듈로부터 가변형 전자기파 공명신호를 수신받아 제1 객체와 제2 객체사이에 가변형 전자기파 공명 공간을 형성시키는 역할을 한다.The
이는 제2 전자기파공명안테나로 구성된다.It consists of a second electromagnetic resonance antenna.
상기 제2 전자기파공명안테나는 무선전력송신모듈로부터 가변형 전자기파 공명신호를 수신받아 환형상의 유도코일을 통해 전자기파 공명을 한다.The second electromagnetic resonance antenna receives the variable electromagnetic wave resonance signal from the wireless power transmission module and resonates through an annular induction coil.
이때, 제2 전자기파공명안테나를 통해 발생된 전자기파 공명은 전자기파를 생성시켜 30cm~150cm 거리에 있는 디바이스의 부하루프부로 무선전기를 송신시킨다.
At this time, the electromagnetic wave resonance generated through the second electromagnetic resonance antenna generates electromagnetic waves to transmit wireless electricity to the load loop portion of the device, which is 30 cm to 150 cm away.
상기 제2 인버터부(220)는 수신공진기로부터 전달받은 무선전기를 구현파 스위칭 방식을 통해 가변저항으로 공진주파수를 1~10Mhz까지 변환시키는 역할을 한다.The
이는 주파수 구동방식을 구현파 스위칭방식을 통해 가변저항으로 공진 주파수를 1~10Mhz로 발진시키는 발진 인버터 IC가 구성된다.
The oscillation inverter IC that oscillates the resonance frequency at 1 to 10 MHz is composed of the variable resistor through the wave switching method that implements the frequency driving method.
다음으로, 본 발명에 따른 부하루프부(300)에 관해 설명한다.Next, the
상기 부하루프부(300)는 제1 객체와 제2 객체 사이에 위치한 디바이스에 장착되어, 무선전력송신모듈(100)와 무선전력수신모듈(200)를 통해 형성된 가변형 전자기파 공명으로 디바이스를 무선충전시키는 역할을 한다.The
이는 환형상 또는 사각나이테형상으로 이루어진 부하루프가 형성된다.
This forms a load loop having a ring shape or a square ring shape.
이처럼, 무선전력송신모듈, 무선전력수신모듈, 부하루프부로 이루어진 재배열 간접급전용 무선전력전송장치는 도 4에 도시한 바와 같이, 무선전력송신모듈의 송신공진기와 무선전력수신모듈의 수신공진기를 밀폐된 블럭공간중 최외각에 위치시키고, 부하루프부를 무선전력송신모듈과 무선전력수신모듈 사이에 재배열시켜 간접 급전 방식의 무선전력을 전송시킨다.
As shown in FIG. 4, the re-array indirect power feeder including the wireless power transmitting module, the wireless power receiving module, and the load loop portion includes a transmitting resonator of the wireless power transmitting module and a receiving resonator of the wireless power receiving module And places the load loop part between the wireless power transmitting module and the wireless power receiving module to transmit the indirect power wireless power.
이하, 본 발명에 따른 밀폐된 블럭공간에 적용되는 재배열 간접급전용 무선전력전송장치에서 "재배열 간접급전용"의 구성에 관해 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, the configuration of the "rearranged indirect power supply" in the rearranged indirect power supply wireless power transmission apparatus applied to the closed block space according to the present invention will be described in detail.
먼저, 전형적인 공진형 간접급전식 무선전력전송 시스템의 공진기 배열(이하, '전형적인 배열의 무선전력전송장치'라 말한다)은 도 1에서 도시한 바와 같이, 전력을 공급하는 소스루프(전원과 연결)와 전력을 공급받는 부하루프(디바이스와 연결)의 위치가, 소스루프와 자기 결합하는 송신공진기와 부하루프와 자기결합하는 수신공진기의 바깥쪽에 위치해 있다. First, a resonator arrangement (hereinafter, referred to as a 'typical arrangement of a wireless power transmission device') of a typical resonant type indirectly-fed wireless power transmission system includes a source loop (connected with a power source) And the position of the load loop (connected to the device) supplied with power are located outside the receiving resonator magnetically coupled with the transmitting loop and the load loop magnetically coupled to the source loop.
상기 자기결합은 인접한 송신공진기 및 수신공진기와 형성된다. The magnetic coupling is formed with adjacent transmission resonators and reception resonators.
그러나, 본 출원인은 무선전력전송 시스템의 송수신공진기 배열에 대한 발명을 통해, 소스루프 및 부하루프 모두가 송수신 공진기 안쪽에 위치되어 형성되거나, 또는 부하루프만이 송수신 공진기 안쪽에 위치되어 형성되도록 재배열을 하여도 인접한 송수신공진기와의 자기결합 형성보다 송신 및 수신 공진기와의 자기결합 형성이 더 크다는 사실을 확인하였다.However, the present applicant has found that both the source loop and the load loop are formed inside the transmission / reception resonator through the invention of the transmission / reception resonator arrangement of the wireless power transmission system, or that only the load loop is formed inside the transmission / reception resonator It is confirmed that the formation of magnetic coupling with the transmission and reception resonators is greater than the formation of magnetic coupling with adjacent transmission and reception resonators.
도 9에 도시된 바와 같이, 소스루프와 부하루프의 지름이 30cm로 구성된 전형적인 배열의 무선전력전송장치 효율과, 본 발명에 따른 지름이 30cm로 구성된 소스루프 및 부하루프 모두가 송수신 공진기 안쪽에 위치되어 형성된 재배열 간접급전용 무선전력전송장치 효율과, 본 발명에 따른 지름이 30cm로 구성된 부하루프만이 송수신 공진기 안쪽에 위치되어 형성된 재배열 간접급전용 무선전력전송장치 효율을 각각 측정하고, 그 결과를 표출한 그래프에 관한 것이다.As shown in Fig. 9, in the typical arrangement of the wireless power transmission efficiency of the source loop and the load loop of 30 cm in diameter, both the source loop and the load loop having the diameter of 30 cm according to the present invention are located inside the transmission and reception resonator And the efficiency of the re-array indirect power feeder formed only by the load loop having a diameter of 30 cm according to the present invention is measured inside the transmission and reception resonator, And a graph expressing the result.
도 10에 도시된 바와 같이, 소스루프와 부하루프의 지름이 40cm로 구성된 전형적인 배열의 무선전력전송장치 효율과, 본 발명에 따른 지름이 40cm로 구성된 소스루프 및 부하루프 모두가 송수신 공진기 안쪽에 위치되어 형성된 재배열 간접급전용 무선전력전송장치 효율과, 본 발명에 따른 지름이 40cm로 구성된 부하루프만이 송수신 공진기 안쪽에 위치되어 형성된 재배열 간접급전용 무선전력전송장치 효율을 각각 측정하고, 그 결과를 표출한 그래프에 관한 것이다.As shown in Fig. 10, a typical arrangement of the wireless power transmission efficiency of the source loop and the load loop having a diameter of 40 cm and the source loop and the load loop having the diameter of 40 cm according to the present invention are both located inside the transmission and reception resonator And the efficiency of the re-array indirect power feeder formed by positioning only the load loop having the diameter of 40 cm according to the present invention inside the transmission and reception resonator, And a graph expressing the result.
본 발명에 따른 재배열 간접급전용 무선전력전송장치는 송·수신 공진기의 위치를 중심으로 소스루프와 부하루프의 위치를 변경한 것으로서, 이는 소스루프 및 부하루프 모두가 송수신 공진기 안쪽에 위치되어 형성되거나, 또는 부하루프만이 송수신 공진기 안쪽에 위치되어 형성되는 것을 말한다.The rearranged indirect power feeder according to the present invention is a modification of the position of the source loop and the load loop with respect to the position of the transmitting and receiving resonator. This means that both the source loop and the load loop are located inside the transmitting and receiving resonator Or only the load loop is formed inside the transmitting and receiving resonator.
도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 전형적인 배열의 무선전력전송장치 효율과, 본 발명에 따른 재배열 간접급전용 무선전력전송장치 효율을 각각 비교해본 결과, 서로 비슷한 경향을 보이며 큰 차이가 없음을 확인할 수가 있다.As shown in FIGS. 9 and 10, the efficiency of a typical arrangement of a wireless power transmission apparatus and the efficiency of a rearranged indirect power supply of a wireless power transmission apparatus according to the present invention are compared with each other. .
이를 통해 본 발명에 따른 재배열 간접급전용 무선전력전송장치의 자기결합계수가 전형적인 배열의 무선전력전송장치의 자기결합계수보다 더 크게 형성된다는 사실을 알 수 있다.It can be seen from the above that the magnetic coupling coefficient of the rearranged indirectly powered RF power transmission apparatus according to the present invention is formed to be larger than that of the typical arrangement of the RF power transmission apparatuses.
그리고, 도 11에 도시한 바와 같이, 소스코일, 부하루프, 송수신공진기의 위치가 바뀌어도, 기존 전형적인 배열의 무선전력전송장치로 이루어진 인접한 공진기간 커플링인 송신공진기(1)->수신공진기(2)->부하루프(3)의 순서로 커플링되지만, 본 발명에 따른 재배열 간접급전용 무선전력전송장치로 이루어진 재배열된 송신공진기(1)->부하루프(2)->수신공진기(3)에서 부하루프(2)로 재전송의 순서로 커플링이 되며, 이렇게 커플링 순서가 바뀌더라도, 실험결과에서 무선전력효율변화가 없는 것을 확인할 수가 있다.
11, even if the positions of the source coil, the load loop, and the transmission and reception resonator are changed, the transmission resonator 1 -> the reception resonator 2 (1) -> load loop (2) -> receive resonator (1) -> coupled to the load loop (3) 3) to the load loop (2). In this way, even if the coupling order is changed, it can be confirmed that there is no change in the wireless power efficiency in the experimental results.
이하, 본 발명에 따른 송신공진기의 제1 전자기파공명안테나 및 수신공진기의 제2 전자기파공명안테나의 유도코일의 공극간격(Ig)과, 제1 전자기파공명안테나 및 제2 전자기파공명안테나에서의 공진주파수를 설정하는 과정을 구체적으로 설명하기로 한다.
Hereinafter, the gap interval I g of the induction coil of the first electromagnetic resonance antenna and the second electromagnetic resonance antenna of the reception resonator of the present invention and the resonance frequency of the first electromagnetic resonance antenna and the second electromagnetic resonance antenna Will be described in detail.
먼저, 상용전원(220VAC)에서 소스코일부의 제1 컨버터부, 제1 인버터부를 통해 제1 전자기파공명안테나로 입력되는 최저직류전압[Vi(low)] 및 최고직류전압[Vi(hi)]은 수학식1 및 수학식2 와 같이 표현할 수가 있다.
First, the lowest DC voltage V i (low) and the highest DC voltage V i (hi) input to the first electromagnetic resonance antenna through the first converter section, the first inverter section, and the source coil section of the
그리고, 최대평균입력전류[Ii -av(max)]는 수학식3과 같이 표현할 수가 있다.
The maximum average input current [I i -av (max)] can be expressed by Equation (3).
이때, 정상상태에서 피크(최고점)전류(IPK)는 수학식4와 같이 표현할 수가 있다.At this time, the peak (peak) current I PK in the steady state can be expressed by Equation (4).
이와 같은 최저직류전압[Vi(low)], 최고직류전압[Vi(hi)], 최대평균입력전류[Ii -av(max)], 정상상태에서 피크(최고점)전류(IPK)를 통해서 본 발명에 따른 제1 인버터부의 발진 인버터 IC에서 구동되는 최대주파수(Maximum frequency of operation)는 140kHz가 된다.
(Maximum peak current) I PK in the steady state, the maximum DC input voltage V i (low), the maximum DC voltage V i (hi), the maximum average input current I i -av (max) The maximum frequency of operation driven by the oscillation inverter IC of the first inverter according to the present invention is 140 kHz.
이러한 발진 인버터 IC에서 구동되는 최대주파수 140kHz를 통해 제1 전자기파공명안테나에서 발생되는 초기인덕턴스(Lpri : Primary Inductance)는 일예로 수학식5와 같이 표현할 수가 있다.The initial inductance L pri (primary inductance) generated in the first electromagnetic resonance antenna through the maximum frequency of 140 kHz driven by the oscillation inverter IC can be expressed as Equation (5).
그리고, 제1 전자기파공명안테나의 유도코일에 일정시간이 지난 후 낮은 입력전압이 흘렀을때, 그 유도코일 상단부에 형성된 페라이트 시트로 전달되는 최대자속밀도[Bmax(Io) : maximum operating Magnetic flux density]는 일예로 수학식6과 같이 표현할 수가 있다.
The maximum magnetic flux density [ Bmax (Io)] transmitted to the ferrite sheet formed at the upper end of the induction coil when a low input voltage flows after a predetermined time elapses from the induction coil of the first electromagnetic resonance antenna, Can be expressed by Equation (6) as an example.
여기서, Bsat(min)는 제1 전자기파공명안테나가 낮은 입력전압상에서 축적되는 전자기파속밀도를 나타낸다.
Here, Bsat (min) represents the density of electromagnetic waves accumulated on the low input voltage of the first electromagnetic resonance antenna.
또한, 상기와 같은 초기인덕턴스 및 최대전자기파속밀도를 이용하여 제1 전자기파공명안테나에 부착된 유도코일간의 최소한의 공극간격(Ig)는 일예로 수학식7과 같이 표현할 수가 있다.
In addition, the minimum gap distance I g between the induction coils attached to the first electromagnetic resonance antenna using the initial inductance and the maximum electromagnetic wave flux density as described above can be expressed as Equation (7), for example.
여기서, Ac는 제1 전자기파공명안테나의 일측면에 차지하는 유도코일간의 단면적에 관한 것이다.Here, Ac is related to the cross-sectional area between the induction coils occupying one side of the first electromagnetic resonance antenna.
이러한 특성을 이용하여 본 발명에 따른 유도코일의 공극간격(Ig)는 0.04~0.5cm로 하여, 제1 전자기파공명안테나 내부에 환형 또는 나선형으로 부착되어 형성된다.Using this characteristic, the gap distance I g of the induction coil according to the present invention is formed to be 0.04 to 0.5 cm, and is annularly or spirally attached to the inside of the first electromagnetic resonance antenna.
여기서, 본 발명에서는 이러한 유도코일을 구리(Cu)재질로 형성함으로서, 고주파노이즈를 제거할 수 있어, 소비전력의 손실을 막을 수 있고, 그로 인해 전자기파의 효율이 높아지는 효과가 있다.
In the present invention, since the induction coil is formed of copper (Cu), high frequency noises can be removed, loss of power consumption can be prevented, and the efficiency of the electromagnetic wave can be increased.
이처럼, 제1 전자기파공명안테나의 유도코일의 공극간격(Ig)을 0.04~0.5cm로 하고, 환형 또는 나선형으로 형성함으로서, 제1 전자기파공명안테나에서는 1~10MHz의 공진주파수가 생성된다.
In this manner, the resonance frequency of 1 to 10 MHz is generated in the first electromagnetic resonance antenna by forming the annular space or spiral shape of the induction coil of the first electromagnetic resonance antenna with a gap interval I g of 0.04 to 0.5 cm.
이하, 본 발명에 따른 밀폐된 블럭공간에 적용되는 재배열 간접급전용 무선전력전송장치의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.
Hereinafter, a specific operation of the re-array indirect power feeding wireless power transmission apparatus applied to the closed block space according to the present invention will be described.
먼저, 도 12에 도시한 바와 같이, 무선전력송신모듈(100)을 밀폐된 블럭공간 중 벽체, 천장으로 이루어진 최외각의 제1 객체 내부에 위치시키고, 상기 무선전력수신모듈(200)을 제1 객체와 마주보면서 이격되고, 밀폐된 블럭공간 중 벽체, 천장으로 이루어진 최외각의 제2 객체 내부에 위치시켜 재배열시킨 후, 상기 무선전력송신모듈의 제1 객체와 무선전력수신모듈의 제2 객체 사이에 부하루프가 설치된 디바이스를 위치시킨다.
First, as shown in FIG. 12, the wireless
다음으로, 제1 객체에 내장된 무선전력송신모듈의 제1 컨버터부에서 AC전원을 DC전원으로 변환시킨다.
Next, the first converter unit of the wireless power transmission module built in the first object converts AC power to DC power.
다음으로, 제1 인버터부를 통해 제1 컨버터부에서 변환된 DC전원을 구현파 스위칭 방식을 통해 가변저항으로 공진주파수를 1~10Mhz까지 변환시킨다.
Next, the DC power converted by the first converter unit through the first inverter unit is converted to a resonant frequency of 1 to 10 MHz by a variable resistor through an implementing wave switching method.
다음으로, 소스코일에서 제1 인버터부를 통해 변환된 공진주파수를 송신공진기로 전달시킨다.
Next, the resonance frequency converted by the source coil through the first inverter unit is transmitted to the transmission resonator.
다음으로, 송신공진기의 제1 전자기파공명안테나에서 소스코일로부터 전달된 공진주파수에 따라 전자기파 공명하면서 전자기파를 생성시켜 30cm~150cm 거리에 있는 제2 객체의 무선전력수신모듈로 송신시킨다.
Next, in the first electromagnetic resonance antenna of the transmission resonator, electromagnetic waves are generated while resonating electromagnetic waves according to the resonance frequency transmitted from the source coil, and transmitted to the wireless power receiving module of the second object at a distance of 30 cm to 150 cm.
다음으로, 무선전력수신모듈의 수신공진기인 제2 전자기파공명안테나에서 무선전력송신모듈로부터 전송된 가변형 전자기파 공명신호를 수신받아 제1 객체와 제2 객체사이에 가변형 전자기파 공명 공간을 형성시킨다.
Next, a variable electromagnetic wave resonance signal transmitted from the wireless power transmission module is received by a second electromagnetic wave resonance antenna, which is a reception resonator of the wireless power receiving module, to form a variable electromagnetic wave resonance space between the first object and the second object.
끝으로, 부하루프부에서 제1 객체와 제2 객체 사이에 위치한 디바이스에 장착되어, 송신공진기와 수신공진기를 통해 형성된 가변형 전자기파 공명으로 디바이스를 무선충전시킨다.
Finally, the load loop unit is mounted in a device located between the first object and the second object, and wirelessly charges the device with a variable electromagnetic resonance formed through the transmission resonator and the reception resonator.
이처럼 본 발명에서는 무선전력송신모듈(100)을 밀폐된 블럭공간 중 벽체, 천장으로 이루어진 최외각의 제1 객체 내부에 위치시키고, 상기 무선전력수신모듈(200)을 제1 객체와 마주보면서 이격되고, 밀폐된 블럭공간 중 벽체, 천장으로 이루어진 최외각의 제2 객체 내부에 위치시켜 재배열시킨 후, 상기 무선전력송신모듈의 제1 객체와 무선전력수신모듈의 제2 객체 사이에 N개의 부하루프부를 형성시켜 부하루프부쪽으로 간접 급전 방식의 무선전력을 전송시키도록 구성됨으로서, 제1 객체와 제2 객체 사이에 위치한 N개의 디바이스를 최적의 기준 커패시턴스에 맞게 간접급전시켜 무선 충전시킬 수 있어, 기존 장치에 비해 무선충전효율을 70% 향상시킬 수 있고, 복수개의 디바이스를 한꺼번에 충전시킬 수가 있다.
As described above, in the present invention, the wireless
1 : 재배열 간접급전용 무선전력전송장치 100 : 무선전력송신모듈
110 : 소스코일부 120 : 송신공진기
200 : 무선전력수신모듈 210 : 수신공진기
300 : 부하루프부1: Rearranged indirect power supply wireless power transmission device 100: Wireless power transmission module
110: source coil part 120: transmission resonator
200: wireless power receiving module 210: receiving resonator
300: load loop unit
Claims (6)
무선전력송신모듈로부터 무선전기를 수신받아 제1 객체와 제2 객체사이를 가변형 전자기파 공명 공간으로 형성시키는 무선전력수신모듈(200)과,
제1 객체와 제2 객체 사이에 위치한 디바이스에 장착되어, 무선전력송신모듈(100)와 무선전력수신모듈(200)를 통해 형성된 가변형 전자기파 공명으로 디바이스를 무선충전시키는 부하루프부(300)로 이루어지고,
상기 무선전력송신모듈(100)을 밀폐된 블럭공간 중 벽체, 천장으로 이루어진 최외각의 제1 객체 내부에 위치시키고, 상기 무선전력수신모듈(200)을 제1 객체와 마주보면서 이격되고, 밀폐된 블럭공간 중 벽체, 천장으로 이루어진 최외각의 제2 객체 내부에 위치시켜 재배열시킨 후, 상기 무선전력송신모듈이 위치하는 제1 객체와 무선전력수신모듈이 위치하는 제2 객체 사이에 N개의 부하루프부를 형성시켜 부하루프부쪽으로 간접 급전 방식의 무선전력을 전송시키도록 구성되되;,
상기 무선전력송신모듈(100)은
송신공진기 보다 전단에 위치되어, 전력을 인가받아 공진주파수를 변환시키도록, AC전원을 DC전원으로 변환시키는 제1 컨버터부(111)와, 제1 컨버터부에서 변환된 DC전원을 구현파 스위칭 방식을 통해 가변저항으로 공진주파수를 1~10Mhz까지 변환시키는 제1 인버터부(112)와, 제1 인버터부를 통해 변환된 공진주파수를 송신공진기로 전달시키는 소스코일(113)로 이루어진 소스코일부(110)와,
소스코일부(110) 보다 후단에 위치되어, 소스코일부를 통해 전달된 공진주파수에 따라 전자기파 공명하면서 전자기파를 생성시켜 수신공진기로 송신시키는 송신공진기(120)로 구성되는 밀폐된 블럭공간에 적용되는 재배열 간접급전용 무선전력전송장치에 있어서,
상기 제1 컨버터부(111)는
EMI 라인 필터부에서 출력되는 전압을 정류하여 직류화 한 후에 이어지는 다음 회로로 전압을 공급하는 제1 브릿지 정류부(111a)와,
제1 브릿지 정류부의 출력단에 역률을 개선하여 제1 플라이백 PWM IC에 안정적인 전원을 공급하는 제1 고역률회로부(111b)와,
무선전력 전송이 가동되면, 공진이 일어나는 순간이나 DC링크 캐패시터에 전압이 초기에 충전되는 순간에 높은 돌입(inrush)전류가 컨버터 회로에 흐르게 되어 IC 파손이나 휴즈단이 끊어지는 것을 방지토록 하기 위해, 돌입 전류를 제어하는 제1 돌입(inrush) 전류 제어회로부(111c)와,
제1 브릿지 정류부의 출력전압을 고역률 회로부를 통해 입력받고, 제1 출력트랜스부의 2차권선에 흐르는 전류와 제1 인버터부로 흐르는 전류 사이를 단속하는 스위칭부의 ON 기간을 PWM(펄스폭제어)제어하여, 제1 출력트랜스부의 출력전압을 일정하게 유지하는 제1 플라이백 PWM IC(111d)와,
위칭 소자 MOSEFT Q1의 스위칭 동작에 의해 2차권선에 전달된 입력전압을 일정크기의 전압으로 강압시켜 제1 인버터로 출력시키는 제1 출력트랜스부(111e)로 구성되는 것을 특징으로 하는 밀폐된 블럭공간에 적용되는 재배열 간접급전용 무선전력전송장치.
A wireless power transmission module (100) for generating a variable electromagnetic wave resonance space by receiving power to transmit wireless electricity to a wireless power receiving module of a neighboring second object,
A wireless power receiving module (200) receiving wireless electricity from a wireless power transmission module and forming a variable electromagnetic wave resonance space between a first object and a second object;
And a load loop unit 300 mounted in a device located between the first object and the second object and wirelessly charging the device with a variable electromagnetic wave resonance formed through the wireless power transmission module 100 and the wireless power reception module 200 under,
The wireless power transmission module (100) is positioned inside a first outermost object of a closed block space wall and ceiling, and the wireless power receiving module (200) is spaced apart from the first object And a second object in which the wireless power receiving module is located, the first object in which the wireless power transmitting module is located and the second object in which the wireless power receiving module is located, Loop power is transmitted to the load loop unit by forming a loop unit;
The wireless power transmission module (100)
A first converter section 111 which is located before the transmission resonator and converts AC power into DC power so as to convert the resonance frequency by receiving power; A first inverter unit 112 for converting a resonant frequency to a variable resistance through 1 to 10 MHz through a first inverter unit and a source coil 113 for transmitting a resonant frequency converted through a first inverter unit to a transmission resonator 110 )Wow,
And a transmission resonator 120 positioned at the rear end of the source coil part 110 and generating electromagnetic waves while resonating electromagnetic waves according to the resonance frequency transmitted through the source coil part and transmitting the generated electromagnetic waves to the reception resonator 120 1. A rearranged indirect power supply wireless power transmission apparatus comprising:
The first converter unit 111 includes:
A first bridge rectification unit 111a for rectifying the voltage output from the EMI line filter unit to DC voltage and supplying the voltage to the subsequent circuit,
A first high power factor circuit portion 111b for improving the power factor at the output terminal of the first bridge rectifier portion and supplying stable power to the first flyback PWM IC,
When the wireless power transmission is activated, in order to prevent a high inrush current from flowing into the converter circuit at the moment when resonance occurs or when the voltage is initially charged in the DC link capacitor, A first inrush current control circuit portion 111c for controlling the inrush current,
The ON period of the switching unit that receives the output voltage of the first bridge rectifying unit through the high power factor circuit unit and interrupts the current flowing in the secondary winding of the first output transformer unit and the current flowing to the first inverter unit is PWM A first flyback PWM IC 111d for keeping the output voltage of the first output transformer constant,
And a first output transformer (111e) for transforming the input voltage transferred to the secondary winding to a voltage of a predetermined magnitude by the switching operation of the symmetrical element MOSEFT (Q1) and outputting it to the first inverter. To a re-array indirect power supply.
1차로 송신공진기에서 부하루프쪽으로 전자기파를 송신시키고, 2차로 부하루프에서 송신받은 전자기파를 수신공진기쪽으로 송신시키며, 3차로 수신공진기에서 송신받은 전자기파를 다시 부하루프쪽으로 송신시켜 무선충전되는 간접급전방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 밀폐된 블럭공간에 적용되는 재배열 간접급전용 무선전력전송장치.The radio network controller according to claim 1, wherein the rearranged indirect power feeder
Firstly, electromagnetic waves are transmitted from the transmission resonator to the load loop. Secondly, the electromagnetic waves transmitted from the load loop are transmitted to the reception resonator. Thirdly, the electromagnetic waves transmitted from the reception resonator are transmitted to the load loop again. Wherein the re-array indirect power supply is applied to the closed block space.
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