KR20180029860A - Method and apparatus for transmitting wireless power to electric vehicle using plurality of transmission coils - Google Patents

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황종원
양창민
김지훤
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현대자동차주식회사
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Abstract

Disclosed are a method and a device for transmitting a wireless power using a plurality of transmission coils. The method for transmitting a wireless power using a plurality of transmission coils comprises the following steps of: checking an alignment state of a plurality of transmission coils and a reception coil mounted on an electric vehicle; selecting the transmission coil which satisfies a constraint condition previously set for the alignment state among the plurality of transmission coils; and transmitting a wireless power to the reception coil by using the selected transmission coil.

Description

복수의 송신 코일을 이용하여 전기차로 무선 전력을 전송하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING WIRELESS POWER TO ELECTRIC VEHICLE USING PLURALITY OF TRANSMISSION COILS}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for transmitting wireless power to an electric vehicle using a plurality of transmission coils,

본 발명은 복수의 송신 코일을 이용하여 전기차로 무선 전력을 전송하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기차의 무선 충전을 위한 송신 코일 및 수신 코일 상호간의 정렬시, 복수의 송신 코일 중 가장 무선 전력 전송에 유리한 코일을 선정하여 무선 전력을 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for transmitting radio power to an electric vehicle using a plurality of transmission coils, And more particularly, to a method and apparatus for transmitting wireless power by selecting a coil that is advantageous for wireless power transmission.

전기차 충전 시스템은 기본적으로 상용 전원의 배전망(grid)이나 에너지 저장 장치의 전력을 이용하여 전기차에 탑재된 배터리를 충전하는 시스템으로 정의할 수 있다. 이러한 전기차 충전 시스템은 전기차의 종류에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 전기차 충전 시스템은 케이블을 이용한 전도성 충전 시스템이나 비접촉 방식의 무선 전력 전송 시스템을 포함할 수 있다.An electric vehicle charging system can basically be defined as a system for charging a battery mounted on an electric car using power from a grid or an energy storage device of a commercial power source. Such an electric vehicle charging system may have various forms depending on the type of electric vehicle. For example, an electric vehicle charging system may include a conductive charging system using a cable or a non-contact wireless power transmission system.

전기차의 충전 시, 전기차에 탑재되는 차량 어셈블리(vehicle assembly, VA)는 충전 스테이션(charge station)이나 충전 스팟(charging spots)에 위치하는 그라운드 어셈블리(ground assembly, GA)의 송신 패드와 유도 공진 결합을 형성하고, 유동 공진 결합을 통해 그라운드 어셈블리로부터 전달되는 전력을 이용하여 전기차의 배터리에 충전을 수행하게 된다.When charging an electric vehicle, a vehicle assembly (VA) mounted on an electric vehicle is connected to a transmission pad of a ground assembly (GA) located in a charging station or charging spots, And charges the battery of the electric vehicle by using power transmitted from the ground assembly through the flow resonance coupling.

한편, 자기 유도 방식의 무선 전력 전송 시스템은 송수신 코일 간의 전자기 유도 현상을 이용하여 전력을 전달하는 시스템이다. 이러한 무선 전력 전송 시스템에서는 송수신 코일 간의 정렬 오차에 따라 전력 전송 효율에 큰 차이가 있다.On the other hand, the magnetic induction type wireless power transmission system is a system for transmitting electric power using the electromagnetic induction phenomenon between the transmitting and receiving coils. In this wireless power transmission system, there is a large difference in power transmission efficiency depending on the alignment error between the transmitting and receiving coils.

즉, 충전효율을 증대시키기 위해 그라운드 어셈블리(Ground assembly, GA) 또는 송신 패드와 차량 어셈블리(Vehicle assembly, VA) 또는 차량 측 패드(수신 패드)를 정렬시키는 과정이 필요하다. 정렬이 잘 맞지 않을 경우, 운전자가 반복적으로 정렬 과정을 반복해야 하는 경우가 있고, 그에 의해 이용편의성에서 좋지 않은 평가를 받을 수 있다.That is, it is necessary to align the ground assembly (GA) or the transmission pad with the vehicle assembly (VA) or the vehicle side pad (reception pad) in order to increase the charging efficiency. If the alignment does not fit well, the driver may have to repeat the alignment process repeatedly, which may result in a poor evaluation of the usability.

이와 같이, 전기차 무선 충전 시스템에서는 송신 패드와 수신 패드의 코일들 간의 정렬을 효과적으로 수행할 수 있는 방안이 요구되고 있다. 이와 관련하여, 종래 기술에서는 GA와 VA 간 정렬이 잘 맞지 않을 경우 운전자가 정렬 과정을 반복하거나, 또는 GA 혹은 VA에 장착된 모터 등을 이용해 각 위치를 이동시켜 조정함으로써 정렬하는 기술이 필요했다. As described above, in the wireless charging system of the electric car, there is a demand for a method of efficiently performing alignment between the coils of the transmission pad and the reception pad. In this regard, in the prior art, if the alignment between the GA and the VA does not match well, the driver needs to repeat the alignment process or align the positions by moving and adjusting the positions using a motor or the like mounted on the GA or VA.

그러나 이같은 방법은 운전자가 정렬 과정을 반복함으로써 사용자 편의성을 크게 저하시키고, GA 혹은 VA에 별도의 모터를 장착함으로써 비용을 증가시키는 문제가 있다.However, such a method has a problem that the driver repeatedly performs the alignment process to greatly reduce the user's convenience and increases the cost by installing a separate motor in the GA or VA.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a radio power transmission method using a plurality of transmission coils.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 장치를 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a wireless power transmission apparatus using a plurality of transmission coils.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a wireless power transmission method using a plurality of transmission coils.

여기에서, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방법은, 복수의 송신 코일과 전기차에 탑재된 수신 코일 상호간의 정렬(alignment) 상태를 확인하는 단계, 상기 정렬 상태에 대하여 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일을 상기 복수의 송신 코일 중에서 선정하는 단계 및 선정된 송신 코일을 이용하여 상기 수신 코일로 무선 전력을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.Here, a radio power transmission method using a plurality of transmission coils includes the steps of: checking an alignment state between a plurality of transmission coils and reception coils mounted on an electric vehicle; Selecting a transmit coil among the plurality of transmit coils, and transmitting wireless power to the receive coil using the selected transmit coil.

여기서, 정렬 상태를 확인하는 단계는, 상기 복수의 송신 코일 각각의 중심과 상기 수신 코일의 중심 사이의 가로 이격 거리 또는 세로 이격 거리를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step of confirming the alignment state may include a step of confirming a horizontal or vertical separation distance between the center of each of the plurality of transmission coils and the center of the reception coil.

여기서, 상기 정렬 상태를 확인하는 단계는, 상기 전기차가 이동하여 상기 복수의 송신 코일과 상기 수신 코일이 정렬하는 과정 중에 반복해서 수행될 수 있다.Here, the checking of the alignment state may be repeatedly performed during the movement of the electric vehicle to align the plurality of transmission coils with the reception coil.

여기서, 상기 정렬 상태를 확인하는 단계는, 상기 전기차로부터 무선 전력 전송을 요청하는 메시지를 수신함에 대한 응답으로 수행될 수 있다.Here, the checking of the alignment status may be performed in response to receiving a message requesting wireless power transmission from the electric vehicle.

여기서, 상기 정렬 상태에 대하여 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일을 상기 복수의 송신 코일 중에서 선정하는 단계는, 상기 정렬 상태에 상기 복수의 송신 코일 각각의 충전 효율을 추가로 고려하여 송신 코일을 선정하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step of selecting, among the plurality of transmission coils, transmission coils satisfying a predetermined restriction condition for the alignment state may further include selecting a transmission coil by further considering the charging efficiency of each of the plurality of transmission coils in the alignment state .

여기서, 상기 복수의 송신 코일 각각의 충전 효율을 추가로 고려하여 송신 코일을 선정하는 단계는, 선정된 송신 코일이 2개 이상인 경우, 선정된 송신 코일들을 이용하여 미리 설정된 시간동안 상기 수신 코일로 무선 전력을 전송하는 단계, 전송 결과를 기초로, 상기 선정된 송신 코일들 각각의 충전 효율을 측정하는 단계 및 측정된 충전 효율 중 가장 높은 값을 갖는 송신 코일을 선정하는 단계를 포함할 수 있다.The step of selecting the transmission coil further considering the charging efficiency of each of the plurality of transmission coils may further comprise the step of selecting the transmission coil to be wirelessly transmitted to the reception coil for a preset time using the selected transmission coils, Measuring the charging efficiency of each of the predetermined transmission coils based on the transmission result, and selecting the transmission coil having the highest value among the measured charging efficiencies.

여기서, 상기 선정된 송신 코일들 각각의 충전 효율을 측정하는 단계는, 측정된 각각의 충전 효율을 메모리에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step of measuring the charging efficiency of each of the predetermined transmission coils may further include storing each of the measured charging efficiencies in a memory.

여기서, 상기 충전 효율은, 상기 미리 설정된 시간동안 상기 수신 코일에 전송된 전력량을 의미할 수 있다.Here, the charging efficiency may mean an amount of power transmitted to the receiving coil for the predetermined time.

여기서, 상기 복수의 송신 코일은 서로 일부가 중첩되며, 계단식으로 적층될 수 있다.Here, the plurality of transmission coils partially overlap each other and can be stacked in a stepwise manner.

여기서, 상기 정렬 상태에 대하여 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일을 상기 복수의 송신 코일 중에서 선정하는 단계는, 상기 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일이 없는 경우, 상기 전기차에 재정렬을 요청하는 메시지를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, the step of selecting, from the plurality of transmission coils, a transmission coil satisfying a predetermined constraint condition for the alignment state may include the step of, when there is no transmission coil satisfying the predetermined constraint condition, And transmitting the data.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면은, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a wireless power transmission apparatus using a plurality of transmission coils.

여기서 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 장치는, 적어도 하나의 프로세서(processor) 및 상기 적어도 하나의 프로세서가 적어도 하나의 단계를 수행하도록 지시하는 명령어들(instructions)을 저장하는 메모리(memory)를 포함할 수 있다.Wherein the wireless power transmission apparatus using a plurality of transmit coils includes at least one processor and a memory for storing instructions that direct the at least one processor to perform at least one step can do.

여기서, 상기 적어도 하나의 단계는, 복수의 송신 코일과 전기차에 탑재된 수신 코일 상호간의 정렬(alignment) 상태를 확인하는 단계, 상기 정렬 상태에 대하여 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일을 상기 복수의 송신 코일 중에서 선정하는 단계 및 선정된 송신 코일을 이용하여 상기 수신 코일로 무선 전력을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the at least one step may include: checking an alignment state between a plurality of transmission coils and reception coils mounted on an electric vehicle; setting a transmission coil satisfying a predetermined restriction condition on the alignment state to the plurality of transmission coils, Selecting among the transmit coils and transmitting the wireless power to the receive coils using the selected transmit coils.

여기서 상기 정렬 상태를 확인하는 단계는, 상기 복수의 송신 코일 각각의 중심과 상기 수신 코일의 중심 사이의 가로 이격 거리 또는 세로 이격 거리를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.The step of confirming the alignment state may include determining a horizontal or vertical separation distance between the center of each of the plurality of transmission coils and the center of the reception coil.

여기서 상기 정렬 상태를 확인하는 단계는, 상기 전기차가 이동하여 상기 복수의 송신 코일과 상기 수신 코일이 정렬하는 과정 중에 반복해서 수행될 수 있다.The checking of the alignment state may be repeatedly performed during the movement of the electric vehicle to align the plurality of transmission coils with the reception coil.

여기서 상기 정렬 상태를 확인하는 단계는, 상기 전기차로부터 무선 전력 전송을 요청하는 메시지를 수신함에 대한 응답으로 수행될 수 있다.The checking of the alignment status may be performed in response to receiving a message requesting wireless power transmission from the electric vehicle.

여기서 상기 정렬 상태에 대하여 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일을 상기 복수의 송신 코일 중에서 선정하는 단계는, 상기 정렬 상태에 상기 복수의 송신 코일 각각의 충전 효율을 추가로 고려하여 송신 코일을 선정하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of selecting a transmission coil among the plurality of transmission coils satisfying a predetermined constraint condition for the alignment state further includes the step of selecting a transmission coil by further considering the charging efficiency of each of the plurality of transmission coils in the alignment state Step < / RTI >

여기서 상기 복수의 송신 코일 각각의 충전 효율을 추가로 고려하여 송신 코일을 선정하는 단계는, 선정된 송신 코일이 2개 이상인 경우, 선정된 송신 코일들을 이용하여 미리 설정된 시간동안 상기 수신 코일로 무선 전력을 전송하는 단계, 전송 결과를 기초로, 상기 선정된 송신 코일들 각각의 충전 효율을 측정하는 단계 및 측정된 충전 효율이 가장 높은 송신 코일을 선정하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of selecting the transmission coil further considering the charging efficiency of each of the plurality of transmission coils further includes the step of selecting the transmission coil by using the selected transmission coils, Measuring the charging efficiency of each of the predetermined transmission coils based on the transmission result, and selecting the transmission coil having the highest measured charging efficiency.

여기서, 상기 선정된 송신 코일들 각각의 충전 효율을 측정하는 단계는, 측정된 각각의 충전 효율을 메모리에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step of measuring the charging efficiency of each of the predetermined transmission coils may further include storing each of the measured charging efficiencies in a memory.

여기서 상기 충전 효율은, 상기 미리 설정된 시간동안 상기 수신 코일에 전송된 전력량을 의미할 수 있다.Here, the charging efficiency may mean an amount of power transmitted to the receiving coil for the predetermined time.

여기서, 상기 복수의 송신 코일은 서로 일부가 중첩되며, 계단식으로 적층될 수 있다.Here, the plurality of transmission coils partially overlap each other and can be stacked in a stepwise manner.

여기서 상기 정렬 상태에 대하여 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일을 상기 복수의 송신 코일 중에서 선정하는 단계는, 상기 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일이 없는 경우, 상기 전기차에 재정렬을 요청하는 메시지를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.Wherein the step of selecting a transmission coil among the plurality of transmission coils satisfying a predetermined constraint condition for the alignment state includes a step of, when there is no transmission coil satisfying the predetermined constraint condition, The method may further include transmitting.

여기서 상기 복수의 송신 코일은 서로간에, 가로 방향으로 75 (mm) 이하의 이격 거리를 갖고, 세로 방향으로 100 (mm) 이하의 이격 거리를 가질 수 있다.The plurality of transmission coils may have a distance of 75 mm or less in the transverse direction and a distance of 100 mm or less in the longitudinal direction.

상기와 같은 본 발명에 따른 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방법 및 장치를 이용할 경우에는 송신 코일과 수신 코일 상호간 정렬시 요구되는 제약조건을 완화할 수 있다.When the method and apparatus for transmitting a wireless power using a plurality of transmission coils according to the present invention as described above are used, constraint conditions required when the transmission coil and the reception coil are aligned with each other can be alleviated.

또한, 사용자 또는 운전자가 코일 상호간 정렬을 위한 어려움이 줄어들게 되므로 편의성이 증가하는 장점이 있다.Also, since the difficulty for the user or the driver to align the coils with each other is reduced, the convenience is increased.

또한, 코일 상호간 정렬이 더 원활하게 이루어짐에 따라, 무선 전력 전송의 효율이 향상될 수 있다.Further, as the inter-coil alignment becomes smoother, the efficiency of the wireless power transmission can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예가 적용되는 전기차를 위한 무선 전력 전송의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 무선 충전 회로를 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 무선 전력 전송에서의 정렬 개념을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 개념을 단일 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송과 비교하여 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방법에 대한 개략적인 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방법을 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방법을 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 장치에 대한 구성도이다.
1 is a conceptual diagram for explaining a concept of wireless power transmission for an electric vehicle to which an embodiment of the present invention is applied.
2 is a conceptual diagram illustrating an electric vehicle wireless charging circuit according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram illustrating an alignment concept in wireless power transmission of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B are conceptual diagrams for explaining the concept of wireless power transmission using a plurality of transmission coils according to an embodiment of the present invention, in comparison with wireless power transmission using a single transmission coil.
5 is a schematic flow chart of a wireless power transmission method using a plurality of transmission coils according to the present invention.
6 is a flowchart specifically illustrating a wireless power transmission method using a plurality of transmission coils according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart specifically illustrating a wireless power transmission method using a plurality of transmission coils according to a second embodiment of the present invention.
8 is a configuration diagram of a wireless power transmission apparatus using a plurality of transmission coils according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The terms first, second, A, B, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

본 발명의 일 실시예에서 전기차 충전 시스템은 기본적으로 상용 전원의 배전망(grid)이나 에너지 저장 장치의 전력을 이용하여 전기차에 탑재된 배터리를 충전하는 시스템으로 정의할 수 있다. 이러한 전기차 충전 시스템은 전기차의 종류에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 전기차 충전 시스템은 케이블을 이용한 전도성 충전 시스템이나 비접촉 방식의 무선 전력 전송 시스템을 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, an electric vehicle charging system can be basically defined as a system for charging a battery mounted on an electric vehicle using a grid of a commercial power source or electric power of an energy storage device. Such an electric vehicle charging system may have various forms depending on the type of electric vehicle. For example, an electric vehicle charging system may include a conductive charging system using a cable or a non-contact wireless power transmission system.

본 발명의 일 실시예에서 전기차(Electric Vehicle, EV)는 49 CFR(code of federal regulations) 523.3 등에서 정의된 자동차(automobile)를 지칭할 수 있다. 전기차는 고속도로 이용 가능하고, 차량 외부의 전원공급원으로부터 재충전 가능한 배터리 등의 차량 탑재 에너지 저장 장치에서 공급되는 전기에 의해 구동될 수 있다. In one embodiment of the present invention, an electric vehicle (EV) may refer to an automobile as defined in 49 CFR 523.3. The electric vehicle is freely available on the highway and can be driven by electricity supplied from an in-vehicle energy storage device such as a rechargeable battery from a power source outside the vehicle.

본 발명의 일 실시예에서 전원공급원은 주거지나 공용 전기서비스 또는 차량 탑재 연료를 이용하는 발전기 등을 포함할 수 있다. In one embodiment of the invention, the power source may include a residential or public electrical service or a generator using vehicle mounted fuel, and the like.

본 발명의 일 실시예에서 전기차(electric vehicle, EV)는 일렉트릭 카(electric car), 일렉트릭 오토모바일(electric automobile), ERV(electric road vehicle), PV(plug-in vehicle), xEV(plug-in vehicle) 등으로 지칭될 수 있고, xEV는 BEV(plug-in all-electric vehicle 또는 battery electric vehicle), PEV(plug-in electric vehicle), HEV(hybrid electric vehicle), HPEV(hybrid plug-in electric vehicle), PHEV(plug-in hybrid electric vehicle) 등으로 지칭되거나 구분될 수 있다.In one embodiment of the present invention, an electric vehicle (EV) is an electric car, an electric automobile, an electric road vehicle (ERV), a plug-in vehicle (PV), a plug- vehicle, etc., and the xEV may be referred to as a BEV (plug-in all-electric vehicle or battery electric vehicle), a plug-in electric vehicle (PEV), a hybrid electric vehicle (HEV), a hybrid plug- ), A plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), and the like.

본 발명의 일 실시예에서 플러그인 전기차(Plug-in Electric Vehicle, PEV)는 전력 그리드에 연결하여 량 탑재 일차 배터리를 재충전하는 전기차로 지칭될 수 있다. 플러그인 차량(Plug-in vehicle, PV)은 본 명세서에서 전기차 전력공급장치(electric vehicle supply equipment, EVSE)로부터 물리적인 플러그와 소켓을 사용하지 않고 무선 충전 방식을 통해 재충전 가능한 차량으로 지칭될 수 있다. 중량 자동차(Heavy duty vehicles; H.D. Vehicles)는 49 CFR 523.6 또는 CFR 37.3(bus)에서 정의된 네 개 이상의 바퀴를 가진 모든 차량을 지칭할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a Plug-in Electric Vehicle (PEV) may be referred to as an electric vehicle that is connected to a power grid and recharges a quantity-loaded primary battery. A plug-in vehicle (PV) may be referred to herein as a rechargeable vehicle through a wireless charging scheme without the use of physical plugs and sockets from electric vehicle supply equipment (EVSE). Heavy duty vehicles (H.D. Vehicles) may refer to any vehicle with four or more wheels as defined in 49 CFR 523.6 or CFR 37.3 (bus).

본 발명의 일 실시예에서 경량 플러그인 전기차(Light duty plug-in electric vehicle)는 주로 공공 거리, 도로 및 고속도로에서 사용하기 위한 재충전 가능한 배터리나 다른 에너지 장치의 전류가 공급되는 전기 모터에 의해 추진력을 얻는 3개 또는 4개 바퀴를 가진 차량을 지칭할 수 있다. 경량 플러그인 전기차는 총 중량이 4.545㎏보다 작게 규정될 수 있다.In one embodiment of the present invention, a light duty plug-in electric vehicle is mainly a rechargeable battery for use in public streets, roads, and highways, or an electric motor powered by an electric motor of another energy device It can refer to a vehicle with three or four wheels. Lightweight plug-in electric vehicles may be specified to have a total weight less than 4.545 kg.

본 발명의 일 실시예에서 무선 충전 시스템(Wireless power charging system, WCS)은 무선 전력 전송과 얼라인먼트 및 통신을 포함한 GA와 VA 간의 제어를 위한 시스템을 지칭할 수 있다. 무선 전력 전송(Wireless power transfer, WPT)은 유틸리티(Utility)나 그리드(Grid) 등의 교류(AC) 전원공급 네트워크에서 전기차로 무접촉 수단을 통해 전기적인 전력을 전송하는 것을 지칭할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a wireless power charging system (WCS) may refer to a system for controlling between GA and VA, including wireless power transmission, alignment and communication. Wireless power transfer (WPT) can refer to the transmission of electrical power through contactless means to an electric vehicle in an AC power supply network, such as a utility or a grid.

본 발명의 일 실시예에서 유틸리티(Utility)는 전기적인 에너지를 제공하며 통상 고객 정보 시스템(Customer Information System, CIS), 양방향 검침 인프라(Advanced Metering Infrastructure, AMI), 요금과 수익(Rates and Revenue) 시스템 등을 포함하는 시스템들의 집합으로 지칭될 수 있다. 유틸리티는 가격표 또는 이산 이벤트(discrete events)를 통해 플러그인 전기차가 에너지를 이용할 수 있도록 한다. 또한, 유틸리티는 관세율, 계측 전력 소비에 대한 인터벌 및 플러그인 전기차에 대한 전기차 프로그램의 검증 등에 대한 정보를 제공할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a utility provides electrical energy and is typically implemented in a customer information system (CIS), an Advanced Metering Infrastructure (AMI), a Rates and Revenue system ≪ / RTI > and the like. The utility allows the plug-in electric vehicle to use energy through price tags or discrete events. The utility can also provide information on tariff rates, intervals for measured power consumption, and verification of electric vehicle programs for plug-in electric vehicles.

본 발명의 일 실시예에서 스마트 충전(Smart charging)은 EVSE 및/또는 플러그인 전기차가 차량 충전율이나 방전율을 그리드 용량이나 사용 비용 비율의 시간을 최적화하기 위해 전력 그리드와 통신하는 시스템으로 설명할 수 있다. 자동 충전(Automatic charging)은 전력을 전송할 수 있는 1차측 충전기 어셈블리(primary charger assembly)에 대하여 적절한 위치에 차량의 놓고 인덕티브 충전하는 동작으로 정의될 수 있다. 자동 충전은 필요한 인증 및 권한을 얻은 후에 수행될 수 있다.In one embodiment of the present invention, smart charging can be described as a system in which an EVSE and / or plug-in electric vehicle communicates a vehicle charge rate or discharge rate with a power grid to optimize the time of grid capacity or usage cost ratio. Automatic charging can be defined as the inductive charging operation of the vehicle in a proper position relative to the primary charger assembly capable of transmitting power. Automatic charging can be performed after obtaining the required authentication and authorization.

본 발명의 일 실시예에서 상호운용성(Interoperabilty)은 서로 상대적인 시스템의 성분들이 전체 시스템의 목적하는 동작을 수행하기 위해 함께 작동할 수 있는 상태를 지칭할 수 있다. 정보 상호운용성(Information interoperability)은 두 개 이상의 네트워크들, 시스템들, 디바이스들, 애플리케이션들 또는 성분들이 사용자가 거의 또는 전혀 불편함 없이 안전하고 효과적으로 정보를 공유하고 쉽게 사용할 수 있는 능력을 지칭할 수 있다.Interoperability in one embodiment of the invention may refer to a state in which components of the system relative to one another can operate together to perform the desired operation of the overall system. Information interoperability can refer to the ability of two or more networks, systems, devices, applications or components to share and easily use information securely and effectively, with little or no inconvenience to the user .

본 발명의 일 실시예에서 유도 충전 시스템(Inductive charging system)은 두 파트가 느슨하게 결합된 트랜스포머를 통해 전기 공급 네트워크에서 전기차로 정방향에서 전자기적으로 에너지를 전송하는 시스템을 지칭할 수 있다. 본 실시예에서 유도 충전 시스템은 전기차 충전 시스템에 대응할 수 있다. 유도 커플러(Inductive coupler)는 GA 코일과 VA 코일로 형성되어 전력이 전기적인 절연을 통해 전력을 전송하는 트랜스포머를 지칭할 수 있다. 유도 결합(Inductive coupling)은 두 코일들 간의 자기 결합을 지칭할 수 있다. 두 코일은 그라운드 어셈블리 코일(Ground assembly coil)과 차량 어셈블리 코일(Vehicle assembly coil)을 지칭할 수 있다.In one embodiment of the invention, an inductive charging system may refer to a system in which two parts transfer energy electronically in a forward direction from an electricity supply network to an electric vehicle via a loosely coupled transformer. In this embodiment, the induction charging system may correspond to the electric vehicle charging system. An inductive coupler may refer to a transformer that is formed of a GA coil and an VA coil and that transfers power through electrical isolation. Inductive coupling can refer to magnetic coupling between two coils. The two coils can refer to a ground assembly coil and a vehicle assembly coil.

본 발명의 일 실시예에서 VA 코일은 2차 코일(secondary coil), 차량 코일(vehicle coil), 수신 코일(receiver coil) 등으로 지칭될 수 있고, 이와 유사하게 그라운드 어셈블리 코일(ground assembly coil, GA coil)은 1차 코일(primary coil), 송신 코일(transmit coil) 등으로 지칭될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the VA coil may be referred to as a secondary coil, a vehicle coil, a receiver coil, etc., and similarly a ground assembly coil (GA coil may be referred to as a primary coil, a transmit coil, or the like.

본 발명의 일 실시예에서 GA는 프라이머리 디바이스(primary device, PD), 1차측 장치 등으로 지칭될 수 있고, 이와 유사하게 VA는 세컨더리 디바이스(secondary device, SD), 2차측 장치 등으로 지칭될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the GA may be referred to as a primary device (PD), a primary device, and the like, and VA may be referred to as a secondary device (SD) .

본 발명의 일 실시예에서 프라이머리 디바이스(Primary device)는 세컨더리 디바이스에 무접촉 결합을 제공하는 장치 즉, 전기차 외부의 장치일 수 있다. 프라이머리 디바이스는 1차측 장치로 지칭될 수 있다. 전기차가 전력을 받을 때, 프라이머리 디바이스는 전력을 전송하는 전원 소스로서 동작할 수 있다. 프라이머리 디바이스는 하우징과 모든 커버들을 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the primary device may be a device that provides contactless coupling to the secondary device, that is, a device external to the electric vehicle. The primary device may be referred to as a primary side device. When the electric vehicle receives power, the primary device can operate as a power source for transmitting power. The primary device may include a housing and all covers.

본 발명의 일 실시예에서 세컨더리 디바이스(Secondary device)는 프라이머리 디바이스에 무접촉 결합을 제공하는 전기차 탑재 장치일 수 있다. 세컨더리 디바이스는 2차측 장치로 지칭될 수 있다. 전기차가 전력을 받을 때, 세컨더리 디바이스는 프라이머리 디바이스로부터의 전력을 전기차로 전달할 수 있다. 세컨더리 디바이스는 하우징과 모든 커버들을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the secondary device may be an electric vehicle mounting device that provides contactless engagement with the primary device. The secondary device may be referred to as a secondary side device. When the electric vehicle receives electric power, the secondary device can transfer the electric power from the primary device to the electric car. The secondary device may include a housing and all covers.

본 발명의 일 실시예에서 그라운드 어셈블리 컨트롤러(GA controller)는 차량으로부터의 정보를 토대로 GA 코일에 대한 출력 전력 레벨을 조절하는 GA의 일부분일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the ground assembly controller (GA controller) may be part of a GA that adjusts the output power level for the GA coil based on information from the vehicle.

본 발명의 일 실시예에서 차량 어셈블리 컨트롤러(VA controller)는 충전 동안 특정 차량용 파라미터를 모니터링하고 GA와의 통신을 개시하여 출력 전력 레벨을 제어하는 VA의 일부분일 수 있다. In one embodiment of the present invention, a vehicle controller (VA controller) may be part of a VA that monitors the parameters for a particular vehicle during charging and initiates communication with the GA to control the output power level.

전술한 GA 컨트롤러는 프라이머리 디바이스 통신제어기(Primary device communication controller, PDCC)로 지칭될 수 있고, VA 컨트롤러는 전기차 통신제어기(electric vehicle communication controller, VA 제어기)로 지칭될 수 있다. 마그네틱 갭(Magnetic gap)은 리츠선(litz wire)의 상부 또는 GA 코일의 마그네틱 재료의 상부의 가장 높은 평면과 상기 리츠선의 하부 또는 VA 코일의 마그네틱 재료의 가장 낮은 평면이 서로 정렬되었을 때 이들 사이의 수직 거리를 지칭할 수 있다.The GA controller described above may be referred to as a primary device communication controller (PDCC), and the VA controller may be referred to as an electric vehicle communication controller (VA controller). The magnetic gap is the distance between the highest plane of the upper portion of the litz wire or the upper portion of the magnetic material of the GA coil and the lowest plane of the magnetic material of the VA coil, Vertical distance can be referred to.

본 발명의 일 실시예에서 얼라인먼트(Alignment)는 규정된 효율적인 전력 전송을 위해 프라이머리 디바이스에 대한 세컨더리 디바이스의 상대적인 위치를 찾는 절차 및/또는 세컨더리 디바이스에 대한 프라이머리 디바이스의 상대적인 위치를 찾는 절차를 가리킬 수 있다. 본 명세서에서 얼라인먼트는 무선 전력 전송 시스템의 위치 정렬을 지칭할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.Alignment in one embodiment of the present invention refers to a procedure for finding the relative location of the secondary device to the primary device and / or a procedure for finding the relative location of the primary device to the secondary device for the defined efficient power transfer . Alignment herein may refer to, but is not limited to, alignment of a wireless power transmission system.

본 발명의 일 실시예에서 차량 마그네틱 지상고(Vehicle magnetic ground clearance)는 리츠선의 바닥 최하위 평면 또는 차량에 탑재된 VA 코일의 절연 재료와 도로포장 사이의 수직 거리를 지칭할 수 있다. 차량 어셈블리(VA) 코일 표면 간격(Vehicle assembly coil surface distance)은 리츠선의 바닥 최하부의 평면 또는 VA 코일의 마그네틱 재료와 VA 코일의 최하위 외부 표면 사이의 수직 거리를 지칭할 수 있다. 이러한 거리는 보호 커버재 및 코일 포장재로 포장된 추가 아이템을 포함할 수 있다.In one embodiment of the invention, the vehicle magnetic ground clearance may refer to the vertical distance between the bottom floor of the Litz wire or the insulating material of the VA coil mounted on the vehicle and the road pavement. Vehicle Assembly (VA) The Vehicle Assembly Coil Surface Distance can refer to the vertical distance between the plane bottom of the Litz wire or the magnetic material of the VA coil and the lowest outer surface of the VA coil. Such a distance may include additional items wrapped in a protective cover and coil wrapper.

본 발명의 일 실시예에서 페어링(Pairing)은 전력을 전송할 수 있도록 배치된 단일 전용 그라운드 어셈블리(프라이머리 디바이스)와 차량(전기차)가 연관되는 절차를 지칭할 수 있다. 본 명세서에서 페어링은 충전 스팟 또는 특정 그라운드 어셈블리와 차량 어셈블리 제어기의 연관 절차를 포함할 수 있다. 연관(Correlation/Association)은 두 피어 통신 실체들 사이의 관계 성립 절차를 포함할 수 있다. 명령 및 제어 통신(Command and control communication)은 무선 전력 전송 프로세스의 시작, 제어 및 종료에 필요한 정보를 교환하는 전기차 전력공급장치와 전기차 사이의 통신을 지칭할 수 있다.In one embodiment of the present invention, pairing may refer to a procedure in which a vehicle (electric vehicle) is associated with a single dedicated ground assembly (primary device) arranged to transmit power. Pairing herein may include a procedure for associating a charge spot or a specific ground assembly with a vehicle assembly controller. Correlation / Association may involve establishing a relationship between two peer communication entities. Command and control communication may refer to communication between an electric vehicle and an electric vehicle, which exchanges information necessary to initiate, control, and terminate the wireless power transfer process.

본 발명의 일 실시예에서 하이 레벨 통신(High level communication)은 명령 및 제어 통신에서 담당하는 정보를 초과하는 모든 정보를 처리할 수 있다. 하이 레벨 통신의 데이터 링크는 PLC(Power line communication)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 저전력 기동(Low power excitation)은 정밀 포지셔닝과 페어링을 수행하기 위해 전기차가 프라이머리 디바이스를 감지하도록 그것을 활성화하는 것을 지칭할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 그 역도 가능하다.In one embodiment of the present invention, a high level communication may process all information that exceeds the information in the command and control communication. The data link of the high level communication can use PLC (Power line communication), but is not limited thereto. Low power excitation may refer to activating an electric vehicle to sense a primary device to perform precise positioning and pairing, but is not so limited, and vice versa.

본 발명의 일 실시예에서 SSID(Service set identifier)는 무선랜 상에서 전송되는 패킷의 해더에 붙는 32-character로 이루어진 유니크한 식별자이다. SSID는 무선 장비에서 접속하려고하는 BSS(basic service set)를 구분해준다. SSID는 기본적으로 여러 개의 무선랜을 서로 구별해준다. 따라서 특정한 무선랜을 사용하려는 모든 AP(access point)와 모든 단말(terminal)/스테이션(station) 장비들은 모두 같은 SSID를 사용할 수 있다. 유일한 SSID를 사용하지 않는 장비는 BSS에 조인하는 것이 불가능하다. SSID는 평문으로 그대로 보여지기 때문에 네트워크에 어떠한 보안 특성도 제공하지 않을 수 있다.In an embodiment of the present invention, a service set identifier (SSID) is a unique identifier consisting of 32-characters attached to a header of a packet transmitted on a wireless LAN. The SSID identifies the basic service set (BSS) that the wireless device attempts to connect to. SSID basically distinguishes several wireless LANs from each other. Therefore, all APs and all terminal / station devices that want to use a particular wireless LAN can use the same SSID. Devices that do not use a unique SSID are not able to join the BSS. Because the SSID is shown as plain text, it may not provide any security features to the network.

본 발명의 일 실시예에서 ESSID(Extended service set identifier)는 접속하고자 하는 네트워크의 이름이다. SSID와 비슷하지만 보다 확장된 개념일 수 있다. BSSID(Basic service set identifier)는 통상 48bits로 특정 BSS(basic service set)를 구분하기 위해 사용한다. 인프라스트럭쳐 BSS 네트워크의 경우, BSSID는 AP 장비의 MAC(medium access control)가 될 수 있다. 독립적인(independent) BSS나 애드훅(ad hoc) 네트워크의 경우, BSSID는 임의의 값으로 생성될 수 있다. In one embodiment of the present invention, an ESSID (Extended Service Set Identifier) is a name of a network to be accessed. It is similar to SSID but can be a more extended concept. A basic service set identifier (BSSID) is usually used to distinguish a specific basic service set (BSS) by 48 bits. In the case of an infrastructure BSS network, the BSSID may be medium access control (MAC) of the AP equipment. For an independent BSS or ad hoc network, the BSSID can be generated with any value.

본 발명의 일 실시예에서 차징 스테이션(charging station)은 적어도 하나 이상의 그라운드 어셈블리와 적어도 하나 이상의 그라운드 어셈블리를 관리하는 적어도 하나 이상의 그라운드 어셈블리 제어기를 포함할 수 있다. 그라운드 어셈블리는 적어도 하나 이상의 무선통신기를 구비할 수 있다. 충전 스테이션은 가정, 사무실, 공공장소, 도로, 주차장 등에 설치되는 적어도 하나 이상의 그라운드 어셈블리를 구비한 장소를 지칭할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a charging station may include at least one ground assembly and at least one ground assembly controller that manages at least one ground assembly. The ground assembly may include at least one wireless communication device. The charging station may refer to a place having at least one ground assembly installed in a home, office, public place, road, parking lot, and the like.

본 발명의 일 실시예에서 급속 충전은 전력계통의 교류 전원을 직류로 변환하고 변환된 직류 전력을 전기차 내에 탑재된 배터리에 직접 공급하는 방식을 의미할 수 있고, 이때 사용 전압으로 약 500 V 이하의 직류 전압이 사용될 수 있다.In one embodiment of the present invention, rapid charging may mean a method of converting AC power of a power system to DC and directly supplying the converted DC power to a battery mounted in an electric vehicle. At this time, DC voltage can be used.

본 발명의 일 실시예에서 완속 충전은 일반적인 가정이나 직장에 공급되는 교류 전력을 이용하여 전기차 내에 탑재된 배터리를 충전하는 방식으로, 각 가정이나 직장의 콘센트 또는 별도로 설치된 충전 스탠드에 내장된 콘센트를 통하여 교류 전력을 제공하며, 이때 사용 전압으로 220 V의 교류 전압이 사용될 수 있다. 이때, 전기차는 완속 충전을 위해 교류 전력을 승압하고 직류 전원으로 변환하여 배터리에 공급할 수 있는 장치인 온보드 차저(On-Board Charger)를 추가로 구비할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the slow charging is a method of charging a battery mounted in an electric car using alternating current power supplied to a home or a workplace. The charging is performed through an outlet in each home or workplace, AC power is supplied, and an AC voltage of 220 V may be used as the operating voltage. At this time, the electric vehicle may additionally have an on-board charger which is a device capable of boosting AC power for full-charge charging and converting it to DC power and supplying it to the battery.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예가 적용되는 전기차를 위한 무선 전력 전송의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram for explaining a concept of wireless power transmission for an electric vehicle to which an embodiment of the present invention is applied.

도 1을 참조하면, 무선 전력 전송은 전기차(electric vehicle, 10)의 적어도 하나의 구성요소와 차징 스테이션(charging station, 13)에 의해서 수행될 수 있고, 전기차(10)에 무선으로 전력을 전송하기 위해서 이용될 수 있다.1, a wireless power transmission may be performed by at least one component of an electric vehicle 10 and a charging station 13, and may be used to transmit power wirelessly to an electric vehicle 10, . ≪ / RTI >

여기서, 전기차(10)는 일반적으로 배터리(12)와 같이 충전 가능한 에너지 저장 장치로부터 유도된 전류를 동력장치인 전기 모터의 에너지원으로 공급하는 차량(automobile)으로 정의할 수 있다. Here, the electric vehicle 10 can be generally defined as a vehicle (automobile) that supplies electric current derived from a chargeable energy storage device such as the battery 12 as an energy source of an electric motor as a power device.

다만, 본 발명에 따른 전기차(10)는 전기 모터와 일반적인 내연기관(internal combustion engine)을 함께 갖는 하이브리드 자동차를 포함할 수 있고, 자동차(automobile) 뿐만 아니라 모터사이클(motocycle), 카트(cart), 스쿠터(scooter) 및 전기 자전거(electric bicycle)를 포함할 수 있다.However, the electric vehicle 10 according to the present invention may include a hybrid vehicle having an electric motor and an internal combustion engine together, and may be a motor vehicle, a motorcycle, a cart, A scooter, and an electric bicycle.

또한, 전기차(10)는 무선으로 배터리(12)를 충전할 수 있도록 수신 코일이 포함된 수전 패드(11)를 포함할 수 있으며, 유선으로 배터리(12)를 충전할 수 있도록 플러그 접속구를 포함할 수도 있다. 이때, 유선으로 배터리(12)를 충전할 수 있는 전기차(10)를 플러그인 전기차(Plug-in Electric Vehicle, PEV)로 지칭할 수 있다.The electric vehicle 10 may include a power receiving pad 11 including a receiving coil for charging the battery 12 wirelessly and may include a plug connection for charging the battery 12 by wire It is possible. At this time, the electric vehicle 10 capable of charging the battery 12 by wire can be referred to as a plug-in electric vehicle (PEV).

여기서, 차징 스테이션(20)은 전력망(power grid, 30) 또는 전력 백본(power backbone)에 연결될 수 있고, 전력 링크(power link)를 통하여 송신 코일이 포함된 송전 패드(21)에 교류(AC) 또는 직류(DC) 전력을 제공할 수 있다.Here, the charging station 20 may be connected to a power grid 30 or a power backbone, and may be connected to a power transmission pad 21 through a power link, Or direct current (DC) power.

또한, 차징 스테이션(20)은 유무선 통신을 통하여 전력망(power grid, 30) 또는 전력망을 관리하는 인프라 관리 시스템(infrastructure management system) 또는 인프라 서버와 통신할 수 있고, 전기차(10)와 무선 통신을 수행할 수 있다.Also, the charging station 20 can communicate with an infrastructure management system or an infrastructure server that manages a power grid 30 or a power network through wired / wireless communication, and performs wireless communication with the electric vehicle 10 can do.

여기서, 무선 통신에는 블루투스(Bluetooth), 지그비(zigbee), 셀룰러(cellular), 무선 로컬 영역 네트워크(wireless local area network) 등이 있을 수 있다. Here, the wireless communication may be Bluetooth, zigbee, cellular, wireless local area network, or the like.

또한, 예를 들어 차징 스테이션(20)은 전기차(10) 소유자의 집에 부속된 주차장, 주유소에서 전기차 충전을 위한 주차구역, 쇼핑 센터나 직장의 주차구역 등과 같이 다양한 장소에 위치할 수 있다.Also, for example, the charging station 20 can be located at various places such as a parking lot attached to the owner's house of the electric car 10, a parking area for charging an electric car at a gas station, a parking area at a shopping center or a workplace.

여기서, 전기차(10)의 배터리(12)를 무선 충전하는 과정은 먼저 전기차(10)의 수전 패드(11)가 송전 패드(21)에 의한 에너지 장(energy field)에 위치하고, 송전 패드(21)의 송신 코일과 수전 패드(11)의 수신 코일이 서로 상호작용 또는 커플링됨으로써 수행될 수 있다. 상호작용 또는 커플링의 결과로 수전 패드(11)에 기전력이 유도되고, 유도된 기전력에 의해 배터리(12)가 충전될 수 있다.The process of wirelessly charging the battery 12 of the electric vehicle 10 is performed by first placing the power supply pad 11 of the electric vehicle 10 in the energy field of the power transmission pad 21, And the receiving coil of the receiving pad 11 are mutually interacted or coupled to each other. An electromotive force is induced in the power reception pad 11 as a result of the interaction or coupling, and the battery 12 can be charged by the induced electromotive force.

또한, 차징 스테이션(20)과 송전 패드(21)는 그 전부 또는 일부를 그라운드 어셈블리(Ground Assembly, GA)로 지칭할 수 있고, 그라운드 어셈블리는 앞서 정의한 의미를 참조할 수 있다.In addition, the charging station 20 and the transmission pad 21 may be referred to as a ground assembly (GA) in whole or in part, and the ground assembly may refer to the previously defined meaning.

또한, 전기차(10)의 수신 패드(11)와 다른 전기차 내부 구성요소 전부 또는 일부를 비히클 어셈블리(Vehicle Assembly, VA)로 지칭할 수 있는데, 여기서 비히클 어셈블리는 앞서 정의한 의미를 참조할 수 있다.In addition, all or a part of the internal components of the electric vehicle other than the receiving pad 11 of the electric vehicle 10 may be referred to as a vehicle assembly (VA), in which the vehicle assembly may refer to the previously defined meaning.

여기서, 송전 패드 또는 수전 패드는 비극성(non-polarized) 또는 극성(polarized)으로 구성될 수도 있다.Here, the power transmission pad or the power receiving pad may be configured to be non-polarized or polarized.

이때, 패드가 비극성이면 패드의 중앙에 하나의 극이 있고, 바깥 주변에 반대 극을 가질 수 있다. 여기서, 자속(flux)는 패드의 중앙에서 나가고(exit), 패드의 모든 바깥 경계에서 복귀(return)하도록 형성될 수 있다.At this time, if the pad is non-polar, there may be one pole in the center of the pad and an opposite pole in the outer periphery. Here, the flux can be formed to exit from the center of the pad and return at all outer boundaries of the pad.

또한, 패드가 극성인 경우, 패드의 어느 한쪽 끝에 각각의 극을 가질 수 있다. 여기서, 자속은 패드의 방향(orientation)에 기초하여 형성될 수 있다. Also, if the pad is polar, it may have a respective pole at either end of the pad. Here, the magnetic flux can be formed based on the orientation of the pad.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 무선 충전 회로를 도시한 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating an electric vehicle wireless charging circuit according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 전기차 무선 충전 시스템에서 충전이 이루어지는 회로에 대한 개략적인 구성을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, a schematic configuration of a circuit for charging in an electric car wireless charging system is shown.

여기서, 도 2의 좌측 회로는 전력망에서 공급되는 전원(Vsrc), 도 1에서의 차징 스테이션(20), 송전 패드(21)의 구성 중 전부 또는 일부를 표현한 것으로 해석될 수 있고, 도 2의 우측 회로는 수신 패드 및 배터리를 포함한 전기차의 일부 또는 전부를 표현한 것으로 해석될 수 있다.2 can be interpreted as expressing all or part of the configuration of the power source Vsrc supplied from the power grid, the charging station 20 in the system of FIG. 1, and the transmission pad 21, and the right side of FIG. 2 The circuit may be interpreted as representing some or all of the electric vehicle including the receiving pad and the battery.

먼저, 도 2의 좌측 회로는 전력망에서 공급되는 전원(Vsrc)에 대응되는 출력 전력(Psrc)를 무선 충전 전력 변환기에 제공하고, 무선 충전 전력 변환기는 송신 코일(L1)에서 희망하는 동작 주파수에서의 전자기장을 방출할 수 있도록, 제공받은 전력(Psrc)의 주파수 및 AC/DC 변환을 수행한 전력(P1)을 출력할 수 있다.First, FIG left circuit of Figure 2 operates to provide an output power (P src) corresponding to the power supply (V src) supplied by the power network to the wireless charging power converter, and the desired wireless charging power converter in the transmitting coil (L 1) The frequency of the supplied power (P src ) and the power (P 1 ) subjected to the AC / DC conversion so as to emit the electromagnetic field at the frequency.

구체적으로, 무선 충전 전력 변환기는 전력망에서 공급된 전력(Psrc)이 AC 전력인 경우 DC 전력으로 변환하는 AC/DC 변환기 및 DC전력을 무선 충전에 적합한 동작 주파수의 전력으로 변환하는 저주파수 변환기(또는 LF 변환기) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 동작 주파수는 예를 들면, 80 내지 90 kHz 사이에 위치하도록 결정할 수 있다.Specifically, the wireless charging power converter includes an AC / DC converter for converting power (P src ) supplied from the power network into DC power when AC power is AC power, and a low frequency converter LF converter). The operating frequency may be determined to be, for example, between 80 and 90 kHz.

무선 충전 전력 변환기에서 출력된 전력(P1)은 다시 송신 코일(L1), 제1 커패시터(C1) 및 제1 저항(R1)으로 구성된 회로에 공급될 수 있고, 이때 제1 커패시터(C1)는 송신 코일(L1)과 함께 충전에 적합한 동작 주파수를 갖도록 하는 소자값을 가지도록 결정될 수 있다. 또한, 여기서 제1 저항(R1)은 송신 코일(L1) 및 제1 커패시터(C1)에 의해 발생하는 전력손실을 의미할 수 있다.The power P 1 output from the wireless charging power converter can again be supplied to the circuit consisting of the transmitting coil L 1 , the first capacitor C 1 and the first resistor R 1 , C 1 ) may be determined so as to have an element value such that it has an operating frequency suitable for charging together with the transmitting coil L 1 . Here, the first resistor R 1 may mean a power loss caused by the transmission coil L 1 and the first capacitor C 1 .

여기서, 송신 코일(L1)은 수신 코일(L2)과 커플링 계수 m으로 정의되는 전자기적 커플링이 이루어져 전력이 전송되도록 하거나, 또는 전력이 수신 코일(L2)로 유도될 수 있다. 따라서, 본 발명에서 전력이 전송된다는 의미는 전력이 유도된다는 의미와 혼용하여 사용될 수 있다.Here, the transmitting coil L 1 may be electromagnetically coupled as defined by the receiving coil L 2 and the coupling coefficient m to allow power to be transmitted, or power may be induced to the receiving coil L 2 . Therefore, the meaning of power transmission in the present invention can be used in combination with the meaning that power is induced.

여기서, 수신 코일로 유도되거나 전송받은 전력(P2)은 전기차 전력 변환기로 제공될 수 있다. 이때, 제2 커패시터(C2)는 수신 코일(L2)과 함께 충전에 적합한 동작 주파수를 갖도록 하는 소자값으로 결정될 수 있고, 제2 저항(R2)은 수신 코일(L2) 및 제2 커패시터(C2)에 의해 발생하는 전력손실을 의미할 수 있다.Here, the electric power P 2 induced or transmitted to the receiving coil may be provided to the electric vehicle electric power converter. At this time, the second capacitor C 2 may be determined as an element value having an operating frequency suitable for charging together with the receiving coil L 2 , and the second resistor R 2 may be determined as the receiving coil L 2 and the second May mean a power loss caused by the capacitor C 2 .

전기차 전력 변환기는 제공받은 특정 동작 주파수의 전력(P2)을 다시 전기차의 배터리(VHV)에 적합한 전압 레벨을 갖는 DC 전력으로 변환하는 LF/DC 변환기를 포함할 수 있다. The electric vehicle power converter may include an LF / DC converter that converts the supplied power (P 2 ) of a specific operating frequency to DC power having a voltage level suitable for the battery (V HV ) of the electric vehicle.

전기차 전력 변환기가 제공받은 전력(P2)을 변환한 전력(PHV)을 출력하면, 출력된 전력(PHV)는 전기차에 내장된 배터리(VHV)의 충전에 사용될 수 있다.When outputting the electric power converter to provide power received power (P HV) converting the (P 2), the output power (P HV) may be used for charging of the battery (V HV) embedded in electric vehicle.

여기서, 도 2의 우측 회로에는 수신 코일(L2)을 배터리(VHV)와 선택적으로 접속 또는 해제하기 위한 스위치(switch)를 더 포함할 수 있다.Here, the right circuit of FIG. 2 may further include a switch for selectively connecting or disconnecting the receiving coil L 2 with the battery V HV .

여기서, 송신 코일(L1)과 수신 코일(L2)의 공진 주파수(resonance frequency)는 서로 유사하거나 동일하도록 구성될 수 있으며, 송신 코일(L1)에서 발생된 전자기장에 수신 코일(L2)이 근거리에 위치할 수 있도록 구성될 수 있다.Here, the resonance frequencies of the transmission coil L 1 and the reception coil L 2 may be similar or identical to each other. The reception coil L 2 may be connected to the electromagnetic field generated by the transmission coil L 1 , Can be configured to be located in close proximity.

여기서, 도 2의 회로는 본 발명의 실시예들을 위해서 이용 가능한 전기차 무선 충전 시스템에서의 전력 전송에 관한 예시적 회로로 이해되어야 하며, 도 2에서의 회로에 한정하여 해석되는 것은 아니다.Here, the circuit of FIG. 2 should be understood as an exemplary circuit for power transmission in an electric vehicle wireless charging system that is available for embodiments of the present invention, and is not limited to the circuit in FIG.

한편, 송신 코일(L1)과 수신 코일(L2)이 원거리에 위치할수록 전력 손실이 증가할 수 있으므로, 양자의 위치를 설정하는 것은 중요한 요소일 수 있다.On the other hand, since the power loss may increase as the transmitting coil L 1 and the receiving coil L 2 are located at a long distance, setting the positions of the transmitting coil L 1 and the receiving coil L 2 may be important factors.

이때, 송신 코일(L1)은 도 1에서의 송전 패드(21)에 포함되고, 수신 코일(L2)은 도 1에서의 수전 패드(11)에 포함될 수 있다. 또한, 송신 코일은 GA 코일(Ground Assembly coil)로 지칭될 수도 있고, 수신 코일은 VA 코일(Vehicle Assembly coil)로 지칭될 수도 있다. 따라서, 송전 패드와 수전 패드 상호간의 위치 결정 또는 전기차와 송전 패드 상호간의 위치 결정에 관하여 이하 도면을 참조하여 설명한다.At this time, the transmission coil L 1 is included in the transmission pad 21 in FIG. 1, and the reception coil L 2 can be included in the reception pad 11 in FIG. In addition, the transmit coil may be referred to as a GA coil (Ground Assembly coil), and the receive coil may be referred to as a VA coil (Vehicle Assembly coil). Therefore, positioning between the power transmission pad and the power reception pads or positioning between the power transmission pads and the power transmission pads will be described below with reference to the drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 무선 전력 전송에서의 정렬 개념을 설명하기 위한 개념도이다.3 is a conceptual diagram illustrating an alignment concept in wireless power transmission of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 도 1에서의 송전 패드(21) 및 전기차(10)에 내장된 수전 패드(11) 사이의 위치 정렬 방법을 설명할 수 있다. 여기서, 위치 정렬은 앞서 설명한 용어인 얼라인먼트(alignment)에 대응될 수 있고, 따라서, GA와 VA간의 위치 정렬로 정의할 수도 있고, 송전 패드(21)와 수전 패드(11)의 위치 정렬로 한정해석되지 않는다.Referring to FIG. 3, a method of aligning the power transmission pad 21 and the power receiving pad 11 built in the electric vehicle 10 in FIG. 1 can be described. In this case, the positional alignment can correspond to the alignment, which is the above-mentioned term, and thus can be defined as the alignment between the GA and the VA, or the positional alignment between the transmission pad 21 and the receiving pad 11, It does not.

여기서, 송전 패드(21)는 도 3에서는 지표면 아래에 위치한 것으로 도시하였으나, 지표면 위에 위치할 수도 있고, 지표면 아래에서 송전 패드(21)의 상면이 노출되도록 위치할 수도 있다.3, the transmission pad 21 may be positioned above the ground surface, or may be positioned such that the upper surface of the transmission pad 21 is exposed below the ground surface.

또한, 전기차의 수전 패드(11)는 지표면을 기준으로 측정된 높이(z방향으로 정의)에 따라 카테고리를 달리하여 정의할 수 있고, 예를 들어 지표면에서 수전 패드(11)의 높이가 100-150(mm) 인 경우 class 1, 140-210(mm) 인 경우 class 2, 170-250(mm)인 경우 class 3와 같이 설정할 수 있다. 이때, 수전 패드(11)에 따라 class 1만을 지원하거나, class 1과 2를 지원할 수도 있는 등 부분적 지원이 가능할 수 있다. Further, the receiving pads 11 of the electric vehicle can be defined by different categories according to heights (defined in the z direction) measured on the basis of the ground surface. For example, the height of the receiving pads 11 on the ground surface is 100-150 (mm), class 2 for class 1, 140-210 (mm), and class 3 for class 170-250 (mm). At this time, only the class 1 may be supported according to the receiving pad 11, or the class 1 and 2 may be supported, and partial support may be possible.

여기서, 지표면을 기준으로 측정된 높이는 앞서 설명한 용어인 차량 마그네틱 지상고에 대응될 수 있다.Here, the height measured based on the ground surface may correspond to the above-mentioned term vehicle magnetic ground surface.

또한, 송전 패드(21)의 높이 방향(z방향으로 정의)의 위치는 상기 수전 패드(11)에서 지원하는 최대 클래스와 최소 클래스 사이에 위치하도록 결정할 수 있는데, 예를 들어 수전 패드(11)가 class1과 2만을 지원한다면, 수전 패드(11)를 기준으로 100-210 (mm) 사이에 송전 패드가 위치하도록 결정할 수 있다.The position of the transmission pad 21 in the height direction (defined in the z direction) can be determined so as to be located between the maximum class and the minimum class supported by the power receiving pad 11. For example, If only class 1 and class 2 are supported, it is possible to determine that the transmission pad is located between 100 and 210 mm on the basis of the reception pad 11.

또한, 송전 패드(21)의 중심과 수전 패드(11)의 중심 사이의 격차는 가로 및 세로 방향(x 및 y 방향으로 정의)의 한계값 이내에 위치하도록 결정할 수 있다. 예를 들어, 가로 방향(x방향으로 정의)으로는 ±75 (mm) 이내에 위치하도록 결정할 수 있고, 세로 방향(y방향으로 정의)으로는 ±100 (mm) 이내에 위치하도록 결정할 수 있다. Further, the gap between the center of the power transmission pad 21 and the center of the power receiving pad 11 can be determined so as to be located within the limits of the horizontal and vertical directions (defined in the x and y directions). For example, it can be determined to be located within ± 75 (mm) in the horizontal direction (defined in the x direction) and to be located within ± 100 (mm) in the vertical direction (defined in the y direction).

여기서, 송전 패드(21)와 수전 패드(11)의 상대적 위치는 그 실험적 결과에 따라 한계값이 달라질 수 있고, 상기 수치들은 예시적인 것으로 이해되어야 한다.Here, the relative positions of the power transmission pad 21 and the power reception pad 11 can be varied in accordance with their experimental results, and these values are to be understood as exemplary.

또한, 송전 패드(21)와 수전 패드(11)는 각각 코일을 포함하는 것으로 전제하고 패드 상호간의 정렬로 설명하였으나, 더 구체적으로는 송전 패드(21)와 수전 패드(11)에 각각 내장된 송신 코일(또는 GA 코일)과 수신 코일(또는 VA 코일) 상호간의 정렬로 정의할 수 있다.The transmission pads 21 and the power reception pads 11 are assumed to include coils and are aligned with each other. More specifically, the power transmission pads 21 and the power reception pads 11, It can be defined as the alignment between the coil (or GA coil) and the receiving coil (or VA coil).

따라서, 이하에서는 송신 코일과 수신 코일 상호간의 정렬로 설명하되, 특히 송신 코일을 복수의 코일로 구성하는 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.Therefore, in the following description, the arrangement between the transmission coil and the reception coil will be described. In particular, an embodiment of the present invention, in which the transmission coil is composed of a plurality of coils, will be described in detail.

도 4a와 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 개념을 단일 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송과 비교하여 설명하기 위한 개념도이다.4A and 4B are conceptual diagrams for explaining the concept of wireless power transmission using a plurality of transmission coils according to an embodiment of the present invention, in comparison with wireless power transmission using a single transmission coil.

도 4a와 도 4b를 참조하면, 단일한 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방식과 비교하여 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 송신 코일(또는 GA 코일)을 이용한 무선 전력 전송 방식을 설명할 수 있다.4A and 4B, a wireless power transmission scheme using a plurality of transmission coils (or GA coils) according to an embodiment of the present invention can be described as compared with a wireless power transmission scheme using a single transmission coil .

먼저, 도 4a를 참조하여, 단일한 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방식(40)을 설명한다.First, referring to FIG. 4A, a wireless power transmission scheme 40 using a single transmission coil will be described.

즉, 전기차의 비히클 어셈블리(Vehicle Assembly, VA)에 내장된 수신 코일과 단일한 제1 송신 코일(21a)을 이용하여 무선 전력을 전송할 경우, 두 개의 코일 중심 사이의 격차가 일정 범위 이내에서만 무선 전력을 전송해야 하는 제약 조건을 둘 필요가 있다. That is, when wireless power is transmitted using a reception coil built in a vehicle assembly (VA) of an electric vehicle and a single first transmission coil 21a, if the gap between the two coil centers is within a certain range, To be transmitted.

왜냐하면 코일 상호간 중심 사이의 격차가 일정 범위 밖에 있는 경우, 무선 전력 전송의 효율이 크게 저하되거나 무선 전력 전송에 실패할 수 있는 문제가 있기 때문이다.This is because, if the gap between the centers of coils is out of a certain range, there is a problem that the efficiency of the wireless power transmission may be greatly reduced or the wireless power transmission may fail.

따라서, 전기차가 상기 제약 조건을 만족하지 않는 상태에 있으면, 전기차를 다시 주차하는 방법 등으로 전기차의 수신 코일과 차징 스테이션 주위 지면에 내장된 송신 코일 상호간의 중심 격차를 조절하는 것이 필요하고, 이것은 사용자 편의성을 크게 저하시키는 문제가 있다. Therefore, when the electric vehicle does not satisfy the above-mentioned constraint, it is necessary to adjust the center gap between the receiving coils of the electric vehicle and the transmission coils embedded in the ground of the charging station by a method of parking the electric vehicle again, There is a problem that the convenience is greatly reduced.

본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방식(41)은, 다음과 같이 전기차에 무선 전력을 전송할 수 있다.The wireless power transmission scheme 41 using a plurality of transmission coils according to an embodiment of the present invention can transmit wireless power to an electric vehicle as follows.

구체적으로, 도 4b를 참조하면, 제1 송신 코일(21a), 제2 송신 코일(21b) 및 제3 송신 코일(21c)을 차징 스테이션 주위의 지면에 설치할 수 있다.4B, the first transmission coil 21a, the second transmission coil 21b, and the third transmission coil 21c may be provided on the ground around the charging station.

여기서, 제1 송신 코일(21a) 내지 제3 송신 코일(21c)은 서로 일부가 중첩되도록 배치될 수 있으며, 각 송신 코일의 중심 사이의 거리가 좌우 및/또는 상하로 일정 간격을 갖도록 배치될 수 있다. 또한, 각 송신 코일은 계단식으로 적층될 수 있다.Here, the first transmission coil 21a to the third transmission coil 21c may be arranged so that they partially overlap each other, and the distances between the centers of the transmission coils may be arranged to be spaced left and right and / have. Further, each of the transmission coils can be laminated in a stepped manner.

전기차가 무선 전력을 전송받기 위하여 차징 스테이션의 송신 코일들이 위치한 영역으로 진입하게 되면, 제1 송신 코일(21a) 내지 제3 송신 코일(21c) 중에서 가장 무선 전력 전송 효율이 높은 코일을 선택하여 전기차의 수신 코일에 무선 전력을 전송(또는 유도)할 수 있다.When the electric vehicle enters the region where the transmission coils of the charging station are located to receive the wireless power, the coils having the highest radio power transmission efficiency among the first transmission coil 21a to the third transmission coil 21c are selected, (Or induce) wireless power to the receive coil.

본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방식(41)을 이용하면, 복수의 송신 코일 중에서 가장 무선 전력 전송의 효율이 높은 코일을 이용하여 무선 전력을 전송하기 때문에, 단일한 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방식(40)보다 송신 코일과 수신 코일 상호간 정렬 부담을 완화할 수 있어, 사용자 편의성이 향상될 수 있다.The use of the wireless power transmission scheme 41 using a plurality of transmission coils according to the embodiment of the present invention allows wireless power to be transmitted using a coil having the highest efficiency of wireless power transmission among a plurality of transmission coils, It is possible to alleviate the burden of alignment between the transmission coil and the reception coil compared with the wireless power transmission system 40 using one transmission coil, and the user convenience can be improved.

좀더 상세히 설명하면, 제1 송신 코일(21a) 내지 제3 송신 코일(21c)과 같이 복수의 송신 코일을 차징 스테이션 가까이 설치하고, 제1 송신 코일(21a) 내지 제3 송신 코일(21c)들 각각이 75 (mm)의 중심 상호간 가로 간격을 가진다고 가정한다. 즉, 제1 송신 코일(21a)와 제2 송신 코일(21b)의 중심들이 75mm의 가로 간격을 가지며, 제2 송신 코일(21b)와 제3 송신 코일(21c)의 중심들이 75mm의 가로 간격을 가질 수 있다.More specifically, a plurality of transmission coils may be provided near the charging station, such as the first transmission coil 21a to the third transmission coil 21c, and the first transmission coil 21a to the third transmission coil 21c Are assumed to have a center-to-center spacing of 75 (mm). That is, the centers of the first transmission coil 21a and the second transmission coil 21b are spaced by 75 mm and the centers of the second transmission coil 21b and the third transmission coil 21c are spaced by 75 mm Lt; / RTI >

이러한 가정 하에서 송신 코일들은 총합 225mm의 최대 가로 간격을 가지게 된다. 또한, 그 최대 가로 간격 225mm 사이에 전기차의 수신 코일이 위치하기만 하면, 적어도 하나의 송신 코일과 수신 코일은 75 mm 이하의 중심 간격을 유지할 수 있으므로, 전기차(EV)의 이동 없이도 송신 코일과 수신 코일 간의 정렬을 이룰 수 있다.Under these assumptions, the transmit coils have a maximum horizontal spacing of 225 mm total. At least one of the transmitting coil and the receiving coil can maintain a center distance of 75 mm or less as long as the receiving coil of the electric car is located between the maximum horizontal spacing of 225 mm, The alignment between the coils can be achieved.

도 5는 본 발명에 따른 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방법에 대한 개략적인 흐름도이다.5 is a schematic flow chart of a wireless power transmission method using a plurality of transmission coils according to the present invention.

도 5를 참조하면, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방법은, 복수의 송신 코일과 전기차에 탑재된 수신 코일 상호간의 정렬(alignment) 상태를 확인하는 단계(S100), 정렬 상태에 대하여 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일을 복수의 송신 코일 중에서 선정하는 단계(S110) 및 선정된 송신 코일을 이용하여 수신 코일로 무선 전력을 전송하는 단계(S120)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, a radio power transmission method using a plurality of transmission coils includes a step (S100) of confirming an alignment state between a plurality of transmission coils and reception coils mounted on an electric vehicle, (S110) of selecting a transmission coil satisfying the constraint among the plurality of transmission coils, and transmitting (S120) wireless power to the reception coil using the selected transmission coil.

여기서, 미리 설정된 제약 조건은, 도 3에서 정의한 송전 패드(21)의 중심과 수전 패드(11)의 중심 사이의 격차(또는 이격 거리)와 동일한 조건이 적용될 수 있다. 예를 들어, 복수의 송신 코일들 중 선택된 송신 코일의 중심과 수신 코일의 중심 사이의 격차가 가로 방향(또는 좌우 방향)으로는 ±75 (mm) 이내에 위치하도록 결정할 수 있고, 세로 방향(또는 상하 방향)으로는 ±100 (mm) 이내에 위치하도록 정의될 수 있다.Here, the predetermined condition is the same as the gap (or spacing distance) between the center of the power transmission pad 21 and the center of the power reception pad 11 defined in Fig. For example, it is possible to determine that the gap between the center of the selected transmission coil and the center of the reception coil among the plurality of transmission coils is located within ± 75 mm in the horizontal direction (or left and right direction) Direction) can be defined to be located within ± 100 (mm).

여기서, 정렬 상태를 확인하는 단계(S100)는, 복수의 송신 코일 각각의 중심과 수신 코일의 중심 사이의 가로 이격 거리 또는 세로 이격 거리를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step of confirming the alignment state (S100) may include the step of ascertaining the horizontal or vertical separation distance between the center of each of the plurality of transmission coils and the center of the reception coil.

여기서, 정렬 상태를 확인하는 단계(S100)는, 전기차가 이동하여 복수의 송신 코일과 수신 코일이 정렬하는 과정 중에 반복해서 수행될 수 있다. 즉, 전기차가 무선 충전을 위해 이동할 때, 정렬 상태를 확인하는 과정이 자동적으로 수행될 수 있다.Here, the step of confirming the alignment state (S100) can be repeatedly performed during the process of aligning the plurality of transmission coils and the reception coils by moving the electric vehicle. That is, when the electric vehicle moves for wireless charging, the process of confirming the alignment state can be automatically performed.

여기서, 정렬 상태를 확인하는 단계(S100)는, 전기차로부터 무선 전력 전송을 요청하는 메시지를 수신함에 대한 응답으로 수행될 수 있다.Here, the step of confirming the alignment state (S100) may be performed in response to receiving a message requesting wireless power transmission from the electric vehicle.

여기서, 정렬 상태에 대하여 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일을 복수의 송신 코일 중에서 선정하는 단계(S110)는, 선택된 송신 코일이 두 개 이상인 경우, 복수의 송신 코일 각각의 정렬 상태에서의 무선 전력 전송 효율을 추가로 고려하여 송신 코일을 선정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.Here, the step (S110) of selecting, among the plurality of transmission coils, transmission coils satisfying a predetermined constraint condition on the alignment state, when the number of selected transmission coils is two or more, And further selecting a transmission coil by further considering the transmission efficiency.

여기서, 복수의 송신 코일 각각의 무선 전력 전송 효율을 추가로 고려하여 송신 코일을 선정하는 단계는, 선정된 송신 코일이 2개 이상인 경우, 선정된 송신 코일들을 이용하여 미리 설정된 시간동안 수신 코일로 무선 전력을 전송하는 단계, 전송 결과를 기초로, 선정된 송신 코일들 각각의 무선 전력 전송 효율을 측정하는 단계 및 측정된 무선 전력 전송 효율 중 가장 높은 값을 갖는 송신 코일을 선정하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step of selecting the transmission coil by further considering the radio power transmission efficiency of each of the plurality of transmission coils may include selecting, when the number of the selected transmission coils is two or more, Measuring the radio power transmission efficiency of each of the predetermined transmission coils based on the transmission result, and selecting the transmission coil having the highest value of the measured radio power transmission efficiency have.

여기서, 선정된 송신 코일들 각각의 무선 전력 전송 효율을 측정하는 단계는, 측정된 각각의 무선 전력 전송 효율을 메모리(또는 저장장치)에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, measuring the radio power transmission efficiency of each of the selected transmission coils may further include storing the measured respective radio power transmission efficiencies in a memory (or storage device).

여기서, 충전 효율은, 미리 설정된 시간동안 수신 코일에 전송된 전력량을 의미할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 송신 코일에 단위 시간당 공급되는 전력량 대비 수신 코일에서 단위 시간당 생성되는 전력량으로 정의할 수도 있다.Here, the charging efficiency may mean the amount of power transmitted to the receiving coil for a predetermined time, but is not limited thereto, and may be defined as the amount of power generated per unit time in the receiving coil compared to the amount of power supplied per unit time to the transmitting coil.

여기서, 정렬 상태에 대하여 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일을 복수의 송신 코일 중에서 선정하는 단계(S110)는, 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일이 없는 경우, 전기차에 재정렬을 요청하는 메시지를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 재정렬을 요청하는 메시지는 SECC(Supply Equipment Communication Controller)가 전기차에 탑재된 EVCC(Electric Vehicle Communication Controller)에 전송할 수 있다.Here, the step (S110) of selecting, from among the plurality of transmission coils, a transmission coil satisfying a predetermined constraint condition for the alignment state, if there is no transmission coil satisfying a predetermined constraint condition, The method may further include transmitting. Specifically, for example, a message requesting reordering can be transmitted to an Electric Vehicle Communication Controller (EVCC) mounted on an electric car by a Supply Equipment Communication Controller (SECC).

여기서, SECC는 차징 스테이션이나 그 주변에 설치되어, 전기차와의 통신을 제어하는 장치일 수 있고, EVCC는 전기차에 탑재되어 통신을 제어하는 장치일 수 있다. Here, SECC may be a device that is installed at or near the charging station to control communication with an electric vehicle, and EVCC may be an apparatus that is mounted on an electric vehicle and controls communication.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방법을 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.6 is a flowchart specifically illustrating a wireless power transmission method using a plurality of transmission coils according to the first embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 복수의 송신 코일 중에서 코일의 정렬 및 충전 효율을 기초로 최적의 송신 코일을 선택하여 전기차에 대한 무선 충전을 실시하는 예를 설명할 수 있다.Referring to Fig. 6, an example in which the optimum transmission coil is selected based on the alignment and charging efficiencies of the coils among the plurality of transmission coils to perform wireless charging to the electric vehicle can be described.

먼저, 복수의 송신 코일로서, 3개의 송신 코일(코일 1, 코일 2, 코일 3)을 설치한 경우를 가정하면, 코일 1이 충전 가능한 정렬 상태에 대한 제약 조건을 만족하는지 판단할 수 있다(S200). 이때, 상기 단계 S200는 무선 충전을 위하여 전기차가 정차하거나, 운전자의 무선 충전 시작 요청이 있는 때에 시작될 수 있다.Assuming that three transmission coils (coil 1, coil 2, and coil 3) are provided as a plurality of transmission coils, it can be determined whether the coil 1 satisfies the constraint condition for the chargeable alignment state (S200 ). At this time, the step S200 may be started when an electric car stops for wireless charging or when a request for wireless charging start of the driver is made.

여기서, 충전 가능한 정렬 상태에 있는지 판단하기 위해 자기장 감지, 광학 카메라, 알에프아이디(RFID), GPS(global positioning system) 등을 부가적으로 이용할 수 있다. Here, magnetic field detection, an optical camera, an RFID (RFID), a global positioning system (GPS), and the like may be additionally used to determine whether the device is in a chargeable alignment state.

여기서, 코일 1이 상기 제약 조건을 만족하지 않으면, 코일 2가 충전 가능한 정렬 상태에 대한 제약 조건을 만족하는지 판단할 수 있고(S220), 코일 1이 상기 제약 조건을 만족하면, 코일 1을 사용해 미리 설정된 시간 동안 충전을 진행하고, 충전 효율 정보를 메모리에 저장할 수 있다(S210).If the coil 1 does not satisfy the constraint condition, it can be determined whether the coil 2 satisfies the constraint condition for the chargeable alignment state (S220). If the coil 1 satisfies the constraint condition, Charging is performed for the set time, and the charging efficiency information can be stored in the memory (S210).

다음으로, 코일 2가 상기 제약 조건을 만족하지 않으면, 코일 3이 충전 가능한 정렬 상태에 대한 제약 조건을 만족하는지 판단할 수 있고(S240), 코일 2가 상기 제약 조건을 만족하면, 코일 2를 사용해 미리 설정된 시간 동안 충전을 진행하고, 충전 효율 정보를 메모리에 저장할 수 있다(S230).Next, if the coil 2 does not satisfy the constraint condition, it can be determined whether the coil 3 satisfies the constraint condition for the chargeable alignment state (S240). If the coil 2 satisfies the constraint condition, The charging may be continued for a preset time, and the charging efficiency information may be stored in the memory (S230).

다음으로, 코일 3이 상기 제약 조건을 만족하면, 코일 3을 사용해 미리 설정된 시간 동안 충전을 진행하고, 충전 효율 정보를 메모리에 저장할 수 있다(S250).Next, if the coil 3 satisfies the above-mentioned constraint condition, the charging operation can be continued for a predetermined time using the coil 3, and the charging efficiency information can be stored in the memory (S250).

코일 1 내지 코일 3에 대한 제약 조건 만족 여부에 따른 충전 진행과 충전 효율 정보를 저장한 후(단계 S200 내지 S250 이후)에는, 충전 가능한(또는 제약 조건을 만족하는) 송신 코일이 있는지 여부나 충전 가능한 송신 코일의 갯수를 판단할 수 있다(S260). After storing the charging progress and charging efficiency information according to whether the constraint condition for the coil 1 to the coil 3 is satisfied (steps S200 to S250), it is determined whether or not there is a rechargeable (or satisfying constraint) The number of transmission coils can be determined (S260).

이때, 단계 S260은 메모리에 저장된 무선 전력 전송(Wireless Power Transfer, WPT) 효율 (또는 그 최대값)이 소정의 기준 값 이상인 송신 코일의 개수를 확인하는 단계와 대응될 수 있다. 여기서, WPT 효율이 소정의 기준 값 이상이면, 대응되는 송신 코일은 충전에 사용 가능한 코일로, WPT 효율이 소정의 기준값 미만이면, 대응되는 전송 코일은 충전에 사용 불가능한 코일로 정의될 수도 있다. At this time, step S260 may correspond to a step of confirming the number of transmission coils having a wireless power transfer (WPT) efficiency (or a maximum value thereof) stored in the memory equal to or greater than a predetermined reference value. Here, if the WPT efficiency is equal to or greater than a predetermined reference value, the corresponding transmitting coil may be a coil usable for charging. If the WPT efficiency is less than a predetermined reference value, the corresponding transmitting coil may be defined as a coil unusable for charging.

판단 결과, 충전 가능한 송신 코일이 없다면, 운전자가 충전 가능한 상태가 아니라는 점을 인지할 수 있도록 전기차 또는 운전자의 사용자 단말에 차량의 재정렬 요청 메시지를 전송할 수 있다(S265).As a result of the determination, if there is no rechargeable transmission coil, the vehicle reordering request message may be transmitted to the electric vehicle or the user terminal of the driver so as to recognize that the driver is not in chargeable state (S265).

판단 결과, 충전 가능한 송신 코일이 두개 이상이라면, 메모리에 저장해두었던 충전 효율 정보를 기초로 가장 충전 효율이 높은 송신 코일을 선택할 수 있다(S270). 여기서 단계 S270은 메모리에 저장된 가장 큰 충전 효율에 대응되는 코일을 선택하는 단계에 대응될 수 있다.As a result of the determination, if there are two or more transmission coils that can be recharged, the transmission coil having the highest charging efficiency can be selected based on the charging efficiency information stored in the memory (S270). Here, step S270 may correspond to the step of selecting a coil corresponding to the largest charging efficiency stored in the memory.

최종적으로 선택된 송신 코일을 이용하여 전기차에 대한 무선 충전을 수행할 수 있다(S280). And wirelessly charging the electric vehicle using the finally selected transmission coil (S280).

본 실시예에 의하면, 전기차 운전자가 전기차(EV)를 개략적인 정렬 위치로 이동시킨 후 무선 충전을 시작할 때, 전기차 무선 충전 장치가 실제로 코일1 내지 코일 3을 사용해 각각 짧은 시간(일례로 수 분 이하) 동안 충전을 진행한 후 각각의 충전 효율을 파악하고, 규정된 효율 이상의 최대 효율을 갖는 코일을 자동으로 선택하여 고효율 무선 충전을 진행할 수 있다.According to the present embodiment, when the electric car operator moves the electric vehicle EV to the approximate alignment position and then starts wireless charging, the electric vehicle wireless charging device actually uses the coils 1 to 3 for a short time (for example, ), It is possible to grasp the respective charging efficiencies, and automatically select the coils having the maximum efficiency over the specified efficiency, so that the high-efficiency wireless charging can be performed.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방법을 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.FIG. 7 is a flowchart specifically illustrating a wireless power transmission method using a plurality of transmission coils according to a second embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정렬 상태를 파악하고, 복수의 송신 코일 중 정렬 상태에 따른 정렬 오차가 최소가 되는 송신 코일을 선정하는 방법을 설명할 수 있다.Referring to FIG. 7, a method of grasping an alignment state according to an embodiment of the present invention and selecting a transmission coil having a minimum alignment error according to an alignment state among a plurality of transmission coils can be described.

도 7에서, 복수의 송신 코일은 3개가 있는 것으로 전제하고, 각각을 코일 1 내지 3으로 지칭할 수 있으나, 예시적인 것으로 이해되어야 한다.In FIG. 7, it is assumed that there are three transmit coils, each of which may be referred to as coils 1 to 3, but should be understood as being illustrative.

먼저, 코일 1에 대하여 정렬 상태를 확인하여, 코일 1의 정렬 오차를 측정하고 메모리에 저장할 수 있다(S300). 예컨대, 코일 1의 정렬 오차는 코일 1의 실제 위치와 해당 송신 코일에 대응되는 수신 코일 중심의 최적 정렬 위치의 차이로 정의할 수도 있다.First, the alignment state of the coil 1 is checked, and the alignment error of the coil 1 is measured and stored in the memory (S300). For example, the alignment error of the coil 1 may be defined as the difference between the actual position of the coil 1 and the optimum alignment position of the center of the reception coil corresponding to the transmission coil.

또한, 전술한 정렬 오차값에 대한 측정은 자기장 감지, 광학 카메라, 알에프아이디(RFID), GPS(global positioning system) 등의 수단을 이용하여 수행될 수 있다.In addition, the measurement of the above-described alignment error value can be performed using means such as magnetic field detection, optical camera, RFID, global positioning system (GPS), and the like.

단계 S300 이후 또는 단계 S300과 독립적으로, 코일 2에 대하여 정렬 상태를 확인하여, 정렬 오차를 측정하고 메모리에 저장할 수 있다(S310). 단계 S300 및 단계 S310 이후 또는 단계 S300 및 단계 S310과는 독립적으로, 코일 3에 대하여 정렬 상태를 확인하여, 정렬 오차를 측정하고 메모리에 저장할 수 있다(S320). 여기서, 코일 2와 코일 3의 정렬오차는 코일 1의 정렬 오차와 유사하게 정의될 수 있다.After step S300 or independently of step S300, alignment can be checked against coil 2, the alignment error can be measured and stored in memory (S310). Independent of steps S300 and S310, or step S300 and step S310, alignment can be checked against coil 3, and the alignment error can be measured and stored in memory (S320). Here, the alignment error between the coil 2 and the coil 3 can be defined similar to the alignment error of the coil 1.

다음으로, 코일 1, 코일 2, 코일 3에 대하여 측정된 정렬 오차값을 서로 비교하여, 가장 정렬 오차값이 작은(가장 잘 정렬된) 송신 코일을 선정할 수 있다(S330). 단계 S330은 메모리에 저장된 정렬 오차값 중 최소값을 갖는 송신 코일을 선정하는 단계와 대응될 수 있다.Next, the measured alignment errors for the coil 1, the coil 2, and the coil 3 are compared with each other, and the transmission coil with the smallest alignment error value (best aligned) can be selected (S330). Step S330 may correspond to a step of selecting a transmission coil having a minimum value of the alignment error values stored in the memory.

다음으로, 운전자의 입력에 따라 전기차 또는 운전자의 사용자 단말로부터 충전 시작 요청 메시지를 전송받을 수 있다(S340). 이때, 운전자의 충전 시작 요청 입력이 없는 경우에는 반복해서 단계 S300 내지 S330이 수행될 수 있다. 이때, 단계 S300 내지 S330는 일정 시간 간격으로 자동적으로 수행될 수 있다. Next, the charging start request message may be received from the user terminal of the electric vehicle or the driver according to the input of the driver (S340). At this time, if there is no charging start request input by the driver, steps S300 to S330 may be repeatedly performed. At this time, steps S300 to S330 may be performed automatically at predetermined time intervals.

운전자의 충전 시작 요청 입력이 있으면, 선정된 송신 코일이 앞에서 설명한 제약 조건(정렬 범위)을 만족하는지 판단할 수 있다(S350). 단계 S350의 판단 결과, 선정된 송신 코일이 제약 조건을 만족하면, 선정된 송신 코일을 사용하여 전기차에 대한 무선 충전을 진행할 수 있다(S360).If there is an input of a charging start request from the driver, it can be determined whether the selected transmission coil satisfies the above-described constraint condition (alignment range) (S350). As a result of the determination in step S350, if the selected transmission coil satisfies the constraint condition, wireless charging for the electric vehicle can be performed using the selected transmission coil (S360).

반면, 선정된 송신 코일이 제약 조건을 만족하지 않으면, 오차값이 더 큰 다른 송신 코일들도 제약 조건을 만족하지 않는 것과 같으므로, 어느 송신 코일도 무선 충전에 이용할 수 없다. 따라서, 이때는 운전자의 사용자 단말이나 전기차에게 차량의 재정렬을 요청하는 메시지를 전송할 수 있다(S355).On the other hand, if the selected transmission coil does not satisfy the constraint, any other transmission coils with larger error values are the same as those that do not satisfy the constraint, so that neither transmission coil can be used for wireless charging. Accordingly, at this time, a message requesting the rearrangement of the vehicle may be transmitted to the user terminal of the driver or the electric vehicle (S355).

한편, 상기 판단 결과, 충전 시작에 대한 입력 또는 신호가 있으면, 선택 코일이 충전 가능한 정렬 범위 요구사항을 만족하는지 판단한다. 이러한 판단 결과, 선택 코일이 요구사항을 만족하면, 선택 코일을 전력 공급 장치에 연결하고 선택 코일을 통해 무선 충전을 진행한다. 또한, 상기의 판단 결과, 선택 코일이 요구사항을 만족하지 않으면, 운전자에게 재정렬을 요청할 수 있다. On the other hand, if it is determined that there is an input or signal to start charging, it is determined whether the selection coil satisfies the rechargeable alignment range requirement. As a result of the determination, if the selection coil satisfies the requirement, the selection coil is connected to the power supply device and the wireless charging is performed through the selection coil. As a result of the determination, if the selection coil does not satisfy the requirement, the driver can request reordering.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 장치에 대한 구성도이다.8 is a configuration diagram of a wireless power transmission apparatus using a plurality of transmission coils according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 장치(100)는, 적어도 하나의 프로세서(processor, 110) 및 적어도 하나의 프로세서(110)가 적어도 하나의 단계를 수행하도록 지시하는 명령어들(instructions)을 저장하는 메모리(memory, 120)를 포함할 수 있다.8, a wireless power transmission apparatus 100 using a plurality of transmit coils includes at least one processor 110 and at least one processor 110 for executing instructions instructions for executing the program.

또한, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 장치(100)는 전기차에 탑재된 EVCC 또는 운전자의 사용자 단말과 통신하여 운전자의 입력을 수신하거나, 운전자에게 무선 전력 전송에 관한 메시지를 전송하는 통신 모듈(130)을 더 포함할 수 있다.The wireless power transmission apparatus 100 using a plurality of transmission coils may be a communication module that communicates with an EVCC or an operator terminal of the driver to receive an input of a driver or transmit a message relating to wireless power transmission to a driver 130).

또한, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 장치(100)는 정렬 상태를 확인한 결과 또는 충전 효율을 측정한 결과를 저장하는 저장소(140)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 저장소(140)의 역할은 상기 메모리(120)에 의해 대신 수행될 수도 있으며, 이 경우 저장소(140)는 생략될 수도 있다.In addition, the wireless power transmission apparatus 100 using a plurality of transmission coils may further include a storage 140 for storing a result of checking the alignment state or a result of measuring the charging efficiency. Here, the role of the repository 140 may instead be performed by the memory 120, in which case the repository 140 may be omitted.

상기 적어도 하나의 프로세서(110)에 의해서 수행되는 적어도 하나의 단계는, 복수의 송신 코일과 전기차에 탑재된 수신 코일 상호간의 정렬(alignment) 상태를 확인하는 단계, 정렬 상태에 대하여 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일을 복수의 송신 코일 중에서 선정하는 단계 및 선정된 송신 코일을 이용하여 수신 코일로 무선 전력을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein at least one step performed by the at least one processor (110) comprises the steps of: confirming an alignment condition between a plurality of transmit coils and receive coils mounted on an electric vehicle; Selecting a satisfactory transmitting coil from among the plurality of transmitting coils, and transmitting the wireless power to the receiving coil using the selected transmitting coil.

상기 정렬 상태를 확인하는 단계는, 복수의 송신 코일 각각의 중심과 수신 코일의 중심 사이의 가로 이격 거리 또는 세로 이격 거리를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.The step of confirming the alignment state may include the step of ascertaining a horizontal or vertical separation distance between the center of each of the plurality of transmission coils and the center of the reception coil.

상기 정렬 상태를 확인하는 단계는, 전기차가 이동하여 복수의 송신 코일과 수신 코일이 정렬하는 과정 중에 반복해서 수행될 수 있다. 또는, 상기 정령 상태를 확인하는 단계는 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일이 선택될 때까지 반복해서 수행될 수 있다.The step of confirming the alignment state may be repeatedly performed during the movement of the electric vehicle to align the plurality of transmission coils with the reception coils. Alternatively, the step of confirming the command state may be repeatedly performed until a transmission coil satisfying a predetermined constraint is selected.

또한, 상기 정렬 상태를 확인하는 단계는, 전기차로부터 무선 전력 전송을 요청하는 메시지를 수신함에 대한 응답으로 수행될 수 있다.Also, the checking of the alignment status may be performed in response to receiving a message requesting wireless power transmission from the electric vehicle.

여기서 정렬 상태에 대하여 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일을 복수의 송신 코일 중에서 선정하는 단계는, 정렬 상태에 복수의 송신 코일 각각의 충전 효율을 추가로 고려하여 송신 코일을 선정하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of selecting among the plurality of transmission coils satisfying the constraint condition predetermined for the alignment state further includes a step of selecting the transmission coil by further considering the charging efficiency of each of the plurality of transmission coils in the alignment state .

여기서 복수의 송신 코일 각각의 충전 효율을 추가로 고려하여 송신 코일을 선정하는 단계는, 선정된 송신 코일이 2개 이상인 경우, 선정된 송신 코일들을 이용하여 미리 설정된 시간동안 수신 코일로 무선 전력을 전송하는 단계, 전송 결과를 기초로, 선정된 송신 코일들 각각의 충전 효율을 측정하는 단계 및 측정된 충전 효율이 가장 높은 송신 코일을 선정하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of selecting the transmission coil further considering the charging efficiency of each of the plurality of transmission coils transmits the wireless power to the reception coil for a predetermined time using the selected transmission coils when the number of the selected transmission coils is two or more Measuring the charging efficiency of each of the predetermined transmission coils based on the transmission result, and selecting the transmission coil having the highest charging efficiency measured.

여기서, 선정된 송신 코일들 각각의 충전 효율을 측정하는 단계는, 측정된 각각의 충전 효율을 메모리에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, measuring the charging efficiency of each of the selected transmission coils may further include storing the measured charging efficiency in the memory.

여기서 충전 효율은, 미리 설정된 시간동안 수신 코일에 전송된 전력량을 의미할 수 있다.Here, the charging efficiency may mean the amount of power transferred to the receiving coil for a predetermined time.

여기서 정렬 상태에 대하여 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일을 복수의 송신 코일 중에서 선정하는 단계는, 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일이 없는 경우, 전기차에 재정렬을 요청하는 메시지를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.Wherein the step of selecting a transmission coil among the plurality of transmission coils satisfying a predetermined constraint condition on the alignment state includes a step of transmitting a message requesting reordering to the electric vehicle when there is no transmission coil satisfying a predetermined constraint condition .

여기서 복수의 송신 코일은 서로간에, 가로 방향으로 75 (mm) 이하의 이격 거리를 갖고, 세로 방향으로 100 (mm) 이하의 이격 거리를 가질 수 있다.Here, the plurality of transmission coils may have a distance of 75 mm or less in the transverse direction and a distance of 100 mm or less in the longitudinal direction.

여기서 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 장치(100)는 앞에서 설명한 그라운드 어셈블리(GA) 또는 그라운드 어셈블리 컨트롤러(GA controller)에 그 전부 또는 일부가 대응될 수 있으며, 따라서, GA 또는 GA controller로 지칭될 수도 있다.Here, the wireless power transmission apparatus 100 using a plurality of transmission coils may correspond to all or a part of the ground assembly (GA) or the ground assembly controller (GA controller) described above, and thus may be referred to as a GA or a GA controller It is possible.

사용자 단말의 예를 들면, 통신 가능한 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 노트북(notebook), 스마트폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet PC), 모바일폰(mobile phone), 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), e-book 리더기, PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 디지털 카메라(digital camera), DMB(digital multimedia broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player), PDA(Personal Digital Assistant) 등일 수 있다.Examples of the user terminal include a portable computer such as a desktop computer, a laptop computer, a notebook, a smart phone, a tablet PC, a mobile phone, a smart phone, Such as a smart watch, a smart glass, an e-book reader, a portable multimedia player (PMP), a portable game machine, a navigation device, a digital camera, a digital multimedia broadcasting (DMB) A digital audio recorder, a digital audio player, a digital video recorder, a digital video player, a PDA (Personal Digital Assistant), and the like.

본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.The methods according to the present invention can be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the computer readable medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the computer software.

컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Examples of computer-readable media include hardware devices that are specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions may include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that may be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate with at least one software module to perform the operations of the present invention, and vice versa.

또한, 상술한 방법 또는 장치는 그 구성이나 기능의 전부 또는 일부가 결합되어 구현되거나, 분리되어 구현될 수 있다. Also, the above-described method or apparatus may be implemented by combining all or a part of the configuration or function, or may be implemented separately.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that

Claims (20)

복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방법에서,
복수의 송신 코일과 전기차에 탑재된 수신 코일 상호간의 정렬(alignment) 상태를 확인하는 단계;
상기 정렬 상태에 대하여 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일을 상기 복수의 송신 코일 중에서 선정하는 단계; 및
선정된 송신 코일을 이용하여 상기 수신 코일로 무선 전력을 전송하는 단계를 포함하는, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방법.
In the wireless power transmission method using a plurality of transmission coils,
Confirming an alignment state between the plurality of transmission coils and the reception coils mounted on the electric vehicle;
Selecting a transmission coil among the plurality of transmission coils satisfying a predetermined constraint condition for the alignment state; And
And transmitting radio power to the receive coil using a selected transmit coil. ≪ Desc / Clms Page number 20 >
청구항 1에서,
상기 정렬 상태를 확인하는 단계는,
상기 복수의 송신 코일 각각의 중심과 상기 수신 코일의 중심 사이의 가로 이격 거리 또는 세로 이격 거리를 확인하는 단계를 포함하는, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방법.
In claim 1,
The step of confirming the alignment state includes:
And determining a horizontal or vertical separation distance between the center of each of the plurality of transmission coils and the center of the reception coil.
청구항 1에서,
상기 정렬 상태를 확인하는 단계는,
무선 전력 전송의 시작을 요청하는 메시지가 상기 전기차 또는 상기 전기차의 사용자로부터 수신될 때까지 반복해서 수행되는, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방법.
In claim 1,
The step of confirming the alignment state includes:
Wherein a message requesting initiation of a wireless power transmission is repeatedly performed until receiving a message from a user of the electric vehicle or the electric vehicle.
청구항 1에서,
상기 정렬 상태를 확인하는 단계는,
상기 전기차로부터 무선 전력 전송을 요청하는 메시지를 상기 전기차 또는 상기 전기차의 사용자로부터 수신함에 대한 응답으로 수행되는, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방법.
In claim 1,
The step of confirming the alignment state includes:
And a message for requesting wireless power transmission from the electric vehicle is received from a user of the electric vehicle or the electric vehicle.
청구항 1에서,
상기 정렬 상태에 대하여 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일을 상기 복수의 송신 코일 중에서 선정하는 단계는,
상기 정렬 상태에 상기 복수의 송신 코일 각각의 충전 효율을 추가로 고려하여 송신 코일을 선정하는 단계를 포함하는, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방법.
In claim 1,
Wherein the step of selecting, from among the plurality of transmission coils, a transmission coil satisfying a predetermined constraint condition for the alignment state,
And selecting the transmission coil by further considering the charging efficiency of each of the plurality of transmission coils in the alignment state.
청구항 5에서,
상기 복수의 송신 코일 각각의 충전 효율을 추가로 고려하여 송신 코일을 선정하는 단계는,
선정된 송신 코일이 2개 이상인 경우, 선정된 송신 코일들을 이용하여 미리 설정된 시간동안 상기 수신 코일로 무선 전력을 전송하는 단계;
전송 결과를 기초로, 상기 선정된 송신 코일들 각각의 충전 효율을 측정하는 단계; 및
측정된 충전 효율이 가장 높은 송신 코일을 선정하는 단계를 포함하는, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방법.
In claim 5,
Wherein the step of selecting the transmission coil further considering the charging efficiency of each of the plurality of transmission coils includes:
Transmitting radio power to the receive coil for a predetermined time using predetermined transmit coils when the selected transmit coil is two or more;
Measuring a charging efficiency of each of the selected transmission coils based on the transmission result; And
And selecting the transmitting coil having the highest measured charging efficiency.
청구항 6에서,
상기 복수의 송신 코일은 서로 일부가 중첩되며, 계단식으로 적층되는, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방법.
In claim 6,
Wherein the plurality of transmission coils are partially overlapped with each other and stacked in a stepped manner.
청구항 6에서,
상기 충전 효율은,
상기 미리 설정된 시간동안 상기 수신 코일에 전송된 전력량을 의미하는, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방법.
In claim 6,
The above-
Means a quantity of power transmitted to the receiving coil for the predetermined time.
청구항 1에서,
상기 정렬 상태에 대하여 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일을 상기 복수의 송신 코일 중에서 선정하는 단계는,
상기 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일이 없는 경우, 상기 전기차에 재정렬을 요청하는 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방법.
In claim 1,
Wherein the step of selecting, from among the plurality of transmission coils, a transmission coil satisfying a predetermined constraint condition for the alignment state,
Further comprising the step of transmitting a message requesting reordering to the electric car if there is no transmission coil satisfying the predetermined constraint.
청구항 1에서,
상기 복수의 송신 코일은 서로간에,
가로 방향으로 75 (mm) 이하의 이격 거리를 갖고, 세로 방향으로 100 (mm) 이하의 이격 거리를 갖는, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 방법.
In claim 1,
The plurality of transmission coils are connected to each other,
Wherein the plurality of transmission coils have a spacing distance of 75 mm or less in the transverse direction and a spacing distance of 100 mm or less in the longitudinal direction.
적어도 하나의 프로세서(processor); 및
상기 적어도 하나의 프로세서가 적어도 하나의 단계를 수행하도록 지시하는 명령어들(instructions)을 저장하는 메모리(memory)를 포함하는, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 장치로서,
상기 적어도 하나의 단계는,
복수의 송신 코일과 전기차에 탑재된 수신 코일 상호간의 정렬(alignment) 상태를 확인하는 단계;
상기 정렬 상태에 대하여 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일을 상기 복수의 송신 코일 중에서 선정하는 단계; 및
선정된 송신 코일을 이용하여 상기 수신 코일로 무선 전력을 전송하는 단계를 포함하는, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 장치.
At least one processor; And
A memory for storing instructions instructing the at least one processor to perform at least one step, the apparatus comprising: a plurality of transmit coils,
Wherein the at least one step comprises:
Confirming an alignment state between the plurality of transmission coils and the reception coils mounted on the electric vehicle;
Selecting a transmission coil among the plurality of transmission coils satisfying a predetermined constraint condition for the alignment state; And
And transmitting radio power to the receive coil using a selected transmit coil. ≪ Desc / Clms Page number 20 >
청구항 11에서,
상기 정렬 상태를 확인하는 단계는,
상기 복수의 송신 코일 각각의 중심과 상기 수신 코일의 중심 사이의 가로 이격 거리 또는 세로 이격 거리를 확인하는 단계를 포함하는, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 장치.
In claim 11,
The step of confirming the alignment state includes:
And determining a horizontal or vertical separation distance between the center of each of the plurality of transmission coils and the center of the reception coil.
청구항 11에서,
상기 정렬 상태를 확인하는 단계는,
무선 전력 전송의 시작을 요청하는 메시지가 상기 전기차 또는 상기 전기차의 사용자로부터 수신될 때까지 반복해서 수행되는, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 장치.
In claim 11,
The step of confirming the alignment state includes:
Wherein a message requesting start of the wireless power transmission is repeatedly performed until the message is received from the user of the electric car or the electric car.
청구항 11에서,
상기 정렬 상태를 확인하는 단계는,
상기 전기차로부터 무선 전력 전송을 요청하는 메시지를 수신함에 대한 응답으로 수행되는, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 장치.
In claim 11,
The step of confirming the alignment state includes:
Wherein the power control is performed in response to receiving a message requesting wireless power transmission from the electric vehicle.
청구항 1에서,
상기 정렬 상태에 대하여 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일을 상기 복수의 송신 코일 중에서 선정하는 단계는,
상기 정렬 상태에 상기 복수의 송신 코일 각각의 충전 효율을 추가로 고려하여 송신 코일을 선정하는 단계를 포함하는, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 장치.
In claim 1,
Wherein the step of selecting, from among the plurality of transmission coils, a transmission coil satisfying a predetermined constraint condition for the alignment state,
And selecting the transmission coil by further considering the charging efficiency of each of the plurality of transmission coils in the alignment state.
청구항 15에서,
상기 복수의 송신 코일 각각의 충전 효율을 추가로 고려하여 송신 코일을 선정하는 단계는,
선정된 송신 코일이 2개 이상인 경우, 선정된 송신 코일들을 이용하여 미리 설정된 시간동안 상기 수신 코일로 무선 전력을 전송하는 단계;
전송 결과를 기초로, 상기 선정된 송신 코일들 각각의 충전 효율을 측정하는 단계; 및
측정된 충전 효율이 가장 높은 송신 코일을 선정하는 단계를 포함하는, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 장치.
In claim 15,
Wherein the step of selecting the transmission coil further considering the charging efficiency of each of the plurality of transmission coils includes:
Transmitting radio power to the receive coil for a predetermined time using predetermined transmit coils when the selected transmit coil is two or more;
Measuring a charging efficiency of each of the selected transmission coils based on the transmission result; And
And selecting the transmission coil having the highest measured charging efficiency.
청구항 16에서,
상기 복수의 송신 코일은 서로 일부가 중첩되며, 계단식으로 적층되는, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 장치.
In claim 16,
Wherein the plurality of transmission coils partially overlap each other and are stacked in a stepped manner.
청구항 16에서,
상기 충전 효율은,
상기 미리 설정된 시간동안 상기 수신 코일에 전송된 전력량을 의미하는, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 장치.
In claim 16,
The above-
Means a quantity of power transmitted to the receiving coil for the predetermined time.
청구항 11에서,
상기 정렬 상태에 대하여 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일을 상기 복수의 송신 코일 중에서 선정하는 단계는,
상기 미리 설정된 제약 조건을 만족하는 송신 코일이 없는 경우, 상기 전기차에 재정렬을 요청하는 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 장치.
In claim 11,
Wherein the step of selecting, from among the plurality of transmission coils, a transmission coil satisfying a predetermined constraint condition for the alignment state,
Further comprising the step of transmitting a message requesting reordering to the electric vehicle when there is no transmission coil satisfying the predetermined constraint.
청구항 11에서,
상기 복수의 송신 코일의 중심은 서로간에,
가로 방향으로 75 (mm) 이하의 이격 거리를 갖고, 세로 방향으로 100 (mm) 이하의 이격 거리를 갖는, 복수의 송신 코일을 이용한 무선 전력 전송 장치.
In claim 11,
The centers of the plurality of transmission coils are connected to each other,
Wherein the antenna has a spacing distance of 75 mm or less in the transverse direction and a spacing distance of 100 mm or less in the longitudinal direction.
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